Industrie 4.0 ist ein Begriff, der die vierte industrielle Revolution beschreibt, auch wenn er sich auf Themen konzentriert, die normalerweise nicht als eigenständige Industrieanwendungen kategorisiert werden. Industrie 4.0 verändert die Art und Weise, wie produzierende Unternehmen Technologie zur Verbesserung und Verteilung ihrer Waren nutzen. Das Internet der Dinge (IoT), Cloud Computing, Analytik, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen gehören zu den Spitzentechnologien, die Hersteller in ihre Fertigungsprozesse integrieren. Alle Industrieunternehmen, einschließlich derjenigen in der diskreten und verfahrenstechnischen Fertigung, in der Öl- und Gasindustrie, im Bergbau und in anderen Industriesektoren, können Industrie 4.0-Konzepte und -Technologien nutzen.
Was ist Industrie 4.0?
Eine Möglichkeit, Industrie 4.0 zu beschreiben, ist die Integration intelligenter digitaler Technologien in Industrie- und Fertigungsprozesse. Dank Industrie 4.0 kann die Fertigung intelligenter gestaltet und intelligentere Fabriken gebaut werden. Mit fundierteren Auswahlmöglichkeiten und Anpassungsoptionen zielt es darauf ab, die Produktivität, Effizienz und Anpassungsfähigkeit in der Fertigung und in der Lieferkette zu steigern.
Die vierte industrielle Revolution fördert sogenannte „intelligente Fabriken“. Das Konzept einer „Smart Factory“ ist eine Produktionsumgebung, in der Produktionsanlagen und Logistiksysteme ohne menschliches Eingreifen aufgebaut werden. Eine Reihe cyber-physischer Systeme, die über das Internet der Dinge und Dienste miteinander kommunizieren, bilden die Smart Factory, auch intelligente Fabrik genannt. Darüber hinaus ist ein zentraler Schritt in diesem Prozess die Datenübertragung zwischen Produkt und Produktionslinie. Dadurch lässt sich die Supply Chain deutlich besser verknüpfen und jede Produktionsumgebung besser organisieren.
Auch Industrie 4.0 genannt, erleben wir derzeit die vierte industrielle Revolution. Fundierte Daten ermöglichen eine effizientere und produktivere Fertigung entlang der Wertschöpfungskette, die durch zunehmende Automatisierung und den Einsatz intelligenter Maschinen und Fabriken gekennzeichnet ist. Mass Customization ermöglicht eine größere Flexibilität und ermöglicht es Herstellern, die Kundenanforderungen besser zu erfüllen und gleichzeitig Effizienz bei häufig Losgrößen von eins anzustreben. Eine intelligente Fabrik kann Informationstransparenz erreichen und die Entscheidungsfindung verbessern, indem sie mehr Daten aus der Produktionshalle sammelt und diese mit anderen Betriebsdaten des Unternehmens kombiniert.
Über den Fokus der vorherigen industriellen Revolution auf die Integration von Robotern und Prozessautomatisierung hinaus zielt Industrie 4.0 darüber hinaus darauf ab, den technologischen Fortschritt voranzutreiben. Mithilfe dieser neuen Revolution werden Fabriken intelligenter und können sich leichter an veränderte Anforderungen und Verfahren in der Fertigungsindustrie anpassen.
Vorteile von Industrie 4.0
Ein besseres Ressourcenmanagement, weniger Ausfallzeiten und eine höhere Produktivität steigern zudem die betriebliche Effizienz. Diese Effizienz überträgt sich auf Nachhaltigkeitsinitiativen, bei denen Analysen und intelligente Automatisierung Sie dabei unterstützen können, den Energieverbrauch weiter zu optimieren und zu rationalisieren, Abfall zu reduzieren und sogar Produkte zu entwerfen und zu innovieren, die über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg nachhaltiger sind.
Dank Industrie 4.0-Tools und -Lösungen können Sie außerdem riesige Datenmengen in Echtzeit sammeln, analysieren und interpretieren. Dadurch erhalten Sie schnell Erkenntnisse, die sie in der Praxis nutzen können, und geben Ihnen die Autorität, sichere und genaue Entscheidungen zu treffen. Dies gilt auch für Kunden, da sich ihre Bedürfnisse und Erwartungen schnell ändern. So können Sie sich schnell auf die Personalisierung von Produkten einstellen und mithilfe von Echtzeit-Datenanalysen maßgeschneiderte Lösungen auf Abruf anbieten. Neben der Steigerung von Produktivität und Effizienz helfen Industrie 4.0-Tools und -Strategien auch dabei, um die Ecke zu schauen und sich deutliche Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.
Was ist Industrie 4.0-Technologie?
Es umfasst eine Sammlung technologischer Fortschritte wie industrielle IoT-Netzwerke, KI, Big Data, Robotik und Automatisierung. Dank Industrie 4.0 ist die Fertigung intelligenter und es können intelligentere Fabriken gebaut werden. Ziel ist es, Flexibilität, Produktivität und Effizienz zu steigern und gleichzeitig eine fundiertere Entscheidungsfindung und individuellere Fertigungsprozesse zu ermöglichen.
Welche technologischen Innovationen treiben Industrie 4.0 voran?
#1.IoT oder das Internet der Dinge
Intelligente Fabriken sind weitgehend auf das Internet der Dinge (IoT) angewiesen. Die Maschinen in der Fabrikhalle sind mit Sensoren ausgestattet, die über eine IP-Adresse verfügen, sodass die Maschinen mit anderen internetfähigen Geräten kommunizieren können. Dank der Mechanisierung und Konnektivität der Welt können große Mengen nützlicher Daten gesammelt, analysiert und ausgetauscht werden.
# 2. Cloud Computing
Dies ist die Grundlage jeder Industrie 4.0-Strategie. Damit die intelligente Fertigung vollständig verwirklicht werden kann, müssen die Systeme für Technik, Lieferkette, Produktion, Vertrieb und Service miteinander verbunden und integriert werden. Die Cloud macht es möglich. Darüber hinaus ermöglicht Cloud Computing eine effektivere und effizientere Verarbeitung der typischerweise großen Datenmengen, die gespeichert und analysiert werden. Kleine und mittlere Hersteller, die ihre Anforderungen angemessen dimensionieren und ihre Abläufe an das Wachstum ihres Unternehmens anpassen können, können durch den Einsatz von Cloud Computing auch ihre Anlaufkosten senken.
#3. Big Data und Datenanalyse
Big Data konzentriert sich auf das Sammeln enormer Datenmengen sowohl aus traditionellen als auch digitalen Quellen. Unternehmen benötigen Echtzeitanalysen, um aus diesen enormen Datenmengen, die das Unternehmen kontinuierlich generiert, Schlussfolgerungen zur Effizienzsteigerung oder zur Entwicklung neuer Geschäftsfelder zu ziehen.
Wenn Big Data in einer Industrie 4.0-Umgebung zum Nutzen des Unternehmens genutzt werden soll, müssen mehrere Entscheidungen getroffen werden. Um Big Data nutzbar zu machen, ist es wichtig, zunächst die Quellen, Häufigkeit und Art der zu sammelnden Daten zu bestimmen. Es ist auch wichtig zu bestimmen, welche Datenquellen wertvolle Informationen liefern.
#4. KI und maschinelles Lernen
Durch die Nutzung der Fülle an Informationen, die nicht nur in der Fabrikhalle, sondern in allen Geschäftsbereichen sowie von Partnern und externen Quellen generiert werden, sind Fertigungsunternehmen nun in der Lage, ihre Produktivität zu maximieren. Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) können Erkenntnisse liefern, die Abläufe automatisieren, vorhersagen und sichtbarer machen.
#5. Edge-Computing
Aufgrund der Anforderungen von Echtzeit-Produktionsabläufen muss ein gewisser Umfang an Datenanalysen am „Edge“ oder am Ort der Datengenerierung durchgeführt werden. Dadurch verkürzt sich die Zeitspanne zwischen der Erstellung der Daten und der Notwendigkeit einer Antwort. Beispielsweise muss die Ausrüstung möglicherweise nahezu in Echtzeit Maßnahmen ergreifen, um ein Sicherheits- oder Qualitätsproblem zu erkennen. Abhängig von der Zuverlässigkeit des Netzwerks kann es zu lange dauern, Daten von der Fabrikhalle an die Unternehmens-Cloud und zurück zu senden. Darüber hinaus bleiben Daten durch Edge Computing nahe an ihrer Quelle, was Sicherheitsrisiken senkt.
# 6. Onlinesicherheit
Fertigungsunternehmen haben sich nicht immer viele Gedanken über Cybersicherheit oder cyberphysische Systeme gemacht. Allerdings eröffnet die gleiche OT-Konnektivität (Operational Technology), die Herstellungsprozesse effektiver macht, auch neue Eintrittspunkte für Malware und böswillige Angriffe. Bei der digitalen Transformation von Industrie 4.0 ist es von entscheidender Bedeutung, eine umfassende Cybersicherheitsstrategie zu berücksichtigen.
#7. Digitaler Zwilling
Dank der digitalen Transformation von Industrie 4.0 ist es Unternehmen jetzt möglich, virtuelle Zwillinge ihrer Produktionslinien, Fabriken und Lieferketten zu erstellen. IoT-Sensoren, Geräte, SPS und andere mit dem Internet verbundene Objekte werden verwendet, um Daten zu sammeln, die dann zur Erstellung eines digitalen Zwillings verwendet werden. Digitale Zwillinge können von Herstellern genutzt werden, um die Produktion zu steigern, Prozesse zu verbessern und neue Produkte zu entwickeln. Hersteller können Prozessänderungen testen, um Möglichkeiten zu finden, Ausfallzeiten zu reduzieren oder die Kapazität zu erhöhen, indem sie beispielsweise einen Produktionsprozess simulieren.
#8. 5G
Es wird erwartet, dass die 5G-Konnektivität in den kommenden Jahren weit verbreitet sein wird, obwohl sie noch nicht alltäglich ist. Das Internet der Dinge wird durch den flächendeckenden Einsatz von 5G-Netzen eine deutliche Verbesserung erfahren. Dank 5G wird die Signalreichweite zwischen Geräten erweitert und die Verzögerung der Internetverbindung verringert. Dadurch werden sowohl die Flexibilität als auch die Produktivität der Fabriken steigen.
Was ist Industrie 4.0-Fertigung?
Im weitesten Sinne beschreibt der Begriff „Industrie 4.0“ den zunehmenden Trend zur Automatisierung und zum Datenaustausch in fertigungsnahen Technologien und Prozessen. Aufgrund dieser Automatisierung verfügen Fabrikmaschinen über drahtlose Konnektivität, Sensoren und andere Geräte, die es ihnen ermöglichen, den gesamten Produktionsprozess zu überwachen, ihn zu visualisieren und unabhängige Maßnahmen zu ergreifen. Hier sind einige Beispiele dafür, wie Industrie 4.0-Lösungen die Produktivität, Transparenz und Nachhaltigkeit in der Fertigung und Lieferkette verbessern.
Die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Fertigung sind weitreichend. Es ermöglicht die Nutzung betrieblicher Effizienz, verbessert Bedarfsprognosen, bricht Datensilos auf, führt vorausschauende Wartung durch und verbessert unter anderem die Arbeitssicherheit und virtuelle Schulungen. Als Teil einer umfassenderen Idee, die als digitale Transformation bekannt ist, umfasst Industrie 4.0 die Fertigung von der Planung bis zur Lieferung. Dazu gehören Tools zur Nachverfolgung von Produkten und Vermögenswerten sowie umfassende Analysen, intelligente Lager, simulierte Änderungen und Fertigungsdatensensoren.
Anwendungsfälle für intelligente Fertigung
#1. Supply Chain Management und Optimierung
Lösungen für Industrie 4.0 verschaffen Unternehmen mehr Wissen, Kontrolle und Datentransparenz in ihrer gesamten Lieferkette. Unternehmen können weniger effiziente Konkurrenten übertreffen, indem sie Supply-Chain-Management-Funktionen nutzen, um Waren und Dienstleistungen schneller, kostengünstiger und von höherer Qualität auf den Markt zu bringen.
#2. Vorausschauende Wartung/Analyse
Dank Industrie 4.0-Lösungen können produzierende Unternehmen potenzielle Probleme jetzt vorhersehen, bevor sie auftreten. Wenn keine IoT-Systeme vorhanden sind, erfolgt die vorbeugende Wartung in Ihrer Fabrik nach Zeitplan oder Zeitvorgabe. Mit anderen Worten, es erfordert Handarbeit. IoT-Systeme verbessern die Effizienz und Automatisierung der vorbeugenden Wartung erheblich. Systeme können erkennen, wann sich Probleme entwickeln oder Geräte repariert werden müssen, sodass Sie potenzielle Probleme beheben können, bevor sie zu größeren Problemen werden.
#3. Asset-Tracking und -Optimierung
Unternehmen können Bestände und Geräte mithilfe der IoT-Technologie verfolgen, die deren Aufenthaltsort und Bewegung im Auge behält. Um Produktionsausfallzeiten zu reduzieren und die Produktionsleistung zu maximieren, liefert die IoT-Technologie kontinuierlich und in Echtzeit Daten über den Zustand dieser Anlagen.
#4. Optimierung der Lieferkette
Die vollständige Transparenz Ihrer globalen Lieferkette ist dank Industrie 4.0 möglich. Sie können die Logistik optimieren, Angebot und Nachfrage ausgleichen, die Auftragsabwicklung verbessern und die Effizienz Ihrer gesamten Lieferkette steigern. Darüber hinaus erhalten Sie Echtzeitdaten von Lieferanten, Lagerbeständen, Produktionsplänen, Kundennachfrage, internen Teams und mehreren anderen Quellen.
#5. Agile Fertigung
Dank künstlicher Intelligenz (KI) und erweiterter Analysen können Sie aktuelle Kundeneinblicke und Feedback aus Quellen wie sozialen Medien, Online-Bewertungen und Kundendienstinteraktionen sammeln und analysieren. Ihre F&E-Gruppen und Produktdesigner können diese Informationen nutzen, um Kundenpräferenzen, Probleme und aufkommende Trends zu identifizieren. Ihre Teams werden in der Lage sein, schneller Produkte zu entwickeln, die den Verbraucherbedürfnissen und Markttrends besser entsprechen, wodurch die Kundenzufriedenheit und -treue erhöht und gleichzeitig Innovationen gefördert werden.
#6. Qualitätskontrolle und Fehlererkennung
Mithilfe von IoT-Geräten und maschinellen Lernalgorithmen können Sie Echtzeitdaten von jeder Produktionslinie erfassen. Durch die kontinuierliche Beobachtung des Herstellungs- und Produktionsprozesses können Sie Anomalien erkennen, Qualitätsprobleme identifizieren und schnell korrigierend eingreifen, um sicherzustellen, dass Sie stets den Überblick über die Produktqualität behalten.
#7. 3d Drucken
Der Einsatz der 3D-Drucktechnologie war stark von der vierten industriellen Revolution abhängig. Die Möglichkeit, eine Vielzahl geometrischer Strukturen zu drucken und einfachere Produkte herzustellen, sind zwei Vorteile des 3D-Drucks für die Industrie. Darüber hinaus ist es vergleichsweise umweltfreundlich. Es kann auch die Vorlaufzeiten und die Gesamtproduktionskosten bei der Kleinserienfertigung reduzieren. Darüber hinaus kann es die Anpassungsfähigkeit steigern, die Lagerkosten senken und die Einführung einer Geschäftsstrategie für die Massenanpassung des Unternehmens unterstützen. Darüber hinaus kann der 3D-Druck bei der lokalen Installation von Ersatzteilen sehr hilfreich sein, wodurch die Abhängigkeit von Lieferanten und die Lieferzeiten verringert werden.
#8. Intelligente Sensoren
Sensoren und Instrumente sind die Schlüsselkomponenten von Industrie 4.0 und anderen „intelligenten“ Megatrends wie Smart Manufacturing, Smart Transportation, Smart Homes, Smart Cities und Smart Factories.
Intelligente Sensoren sind Geräte, die Daten erzeugen und zusätzliche Funktionen ermöglichen, wie z. B. Selbstprüfung und Selbstkonfiguration sowie die Zustandsüberwachung komplexer Prozesse. Sie reduzieren den Installationsaufwand erheblich, da sie drahtlos kommunizieren können und dabei helfen, eine dichte Anordnung von Sensoren zu realisieren.
#9. Kollaborative Designplattformen
Industrie 4.0 fördert die Entwicklung kollaborativer Designumgebungen, in denen Stakeholder aus allen Bereichen Ihres Unternehmens, einschließlich F&E-Teams, Produktdesigner und Stakeholder, auf Designdaten und Erkenntnisse zugreifen und dazu beitragen können. Diese offene Strategie fördert die funktionsübergreifende Zusammenarbeit, den Ideenaustausch und den Wissensaustausch, was zu besseren Designentscheidungen und der schnelleren Entwicklung innovativer, kundenorientierter Produkte führt.
Was ist das Industrie 4.0-Konzept?
Als Industrie 4.0-Konzept bezeichnet man die Integration fortschrittlicher digitaler Technologien in Fertigungs- und Industrieprozesse. Es deckt eine Reihe von Technologien ab, wie zum Beispiel industrielle IoT-Netzwerke, KI, Big Data, Robotik und Automatisierung.
Was ist Industrie 4.0?
Die Fertigungsindustrie durchlebt derzeit die vierte industrielle Revolution, auch Industrie 4.0 genannt. Disruptive Trends wie die Ausweitung von Daten und Konnektivität, Analysen, Mensch-Maschine-Interaktion und Fortschritte in der Robotik sind die Treiber dafür. Darüber hinaus wird beschrieben, wie sich Technologie und Herstellungsverfahren zunehmend in Richtung Automatisierung und Datenaustausch bewegen.
Was ist ein Beispiel für die Industrie 4.0-Revolution?
Im Fertigungssektor halten und bewegen autonome Roboter schwere Gegenstände entlang einer Produktionslinie. Das Zusammenbauen, Schweißen und Palettieren wird dadurch für den Menschen weniger gefährlich. Die Fähigkeit autonomer Roboter, selbst bei mehreren Bestellungen schnell den effektivsten Weg zur Artikelkommissionierung zu analysieren und auszuwählen, macht sie für die Kommissionierung auf Lagerebene nützlich. Betriebe können sie dann für eine kontinuierliche Produktion nutzen, da Pausen nicht immer notwendig sind.
Was ist Industrie 4.0?
Industrie 4.0 bezieht sich auf die Einführung modernster Technologien im Fertigungssektor, darunter fortschrittliche Roboterautomatisierung, das Internet der Dinge, 3D-Druck, künstliche Intelligenz, Cloud Computing, maschinelles Lernen, virtuelle Realität und kognitives Computing. Intelligente Fabriken entwickeln sich als Ergebnis der weit verbreiteten Einführung dieser Industrie 4.0-Systeme und integrieren die neuesten technologischen Fortschritte, um ihre Abläufe zu verbessern und sie effizienter, schlanker und anpassungsfähiger zu machen.
Datenanalyse in Echtzeit, verbesserte Sichtbarkeit, autonome Überwachung, gesteigerte Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit sind nur einige der zahlreichen Vorteile, die Industrie 4.0 für Unternehmen bietet. Kollaboration und die Verschmelzung horizontaler und vertikaler Systeme sind zwei wesentliche Merkmale von Industrie 4.0.
Woher kommt Industrie 4.0?
Eine Gruppe von Wissenschaftlern, die im Auftrag der Bundesregierung an einem Hightech-Plan arbeiteten, prägte erstmals den Begriff „Vierte Industrielle Revolution“. Der geschäftsführende Vorsitzende des Weltwirtschaftsforums (WEF), Klaus Schwab, machte den Ausdruck 2015 in einem Artikel für die Zeitschrift Foreign Affairs populär.
Der Ausdruck wurde 2015 durch den Vorstandsvorsitzenden und Gründer des Weltwirtschaftsforums, Klaus Schwab, bekannt. Jeder kann sie in mehreren Artikeln aus den Bereichen Politik, Wirtschaft und Wissenschaft finden.
Was sind die Ziele von Industrie 4.0?
Industrie 4.0 zielt darauf ab, automatisierte Entscheidungsfindung, vernetzte Geräte, Datenanalysen und andere Technologien zu implementieren, um die Produktivität entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu steigern und die effektive Produktion von Gütern zu erleichtern.
Zusammenfassung
Technologie erhöht die Agilität und Reaktionsfähigkeit in einer Welt von Industrie 4.0. Sensorgeräte, wie sie beispielsweise in Maschinen zu finden sind, können Benutzer auf mögliche Anomalien aufmerksam machen. Dadurch können Unternehmen Ausfallzeiten schnell beheben und die Produktion ohne Unterbrechung weiterführen. Der Begriff Industrie 4.0 ist der Überbegriff für „intelligente“ und vernetzte Produktionssysteme. Sie spüren, antizipieren und interagieren mit der physischen Welt, um Entscheidungen zu treffen, die die Produktion in Echtzeit unterstützen. Es kann die Produktion, die Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit in der Fertigung steigern. Sie werden immer ausgefeilter und werden zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Fertigungsindustrie. Generell fördert Industrie 4.0 den Einsatz modernster Datentechnologien.
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Bibliographie
