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Definition von Industrie 4.0

Im Allgemeinen wird unter dem Konzept Industrie 4.0 die Digitalisierung der Fertigung verstanden. Das 4.0 weist auf den historischen Kontext hin, der diese neue Phase als vierte Transformation der Fertigung beschreibt. Die erste industrielle Revolution war gekennzeichnet durch die Mechanisierung, welche durch die Wasser- und Dampfkraft ermöglich wurde. Die zweite entstand durch die Massenproduktion dank des elektrischen Stroms und die dritte Revolution war bedingt durch den Aufstieg des Computers und das Aufkommen der Automatisierung. Und nun erleben wir den vierten Aufbruch in der Fertigung - die Erschaffung von wahrhaft intelligenten Fabriken mit Cyber-physischen Systemen und einer Kommunikation über das Internet der Dinge.
Die globale Managementberatung McKinsey vertritt die Meinung, dass Industrie 4.0 durch vier Technologietrends angetrieben wird:

• Der erstaunliche Anstieg der Datenmengen, der Rechenleistung und der Konnektivität, insbesondere bei neuen Niedrigenergieweitverkehrnetzwerken
• Das Aufkommen von Analytics und Business Intelligence
• Neue Arten der Interaktion zwischen Menschen und Maschinen wie Touch interfaces, augmented-reality Systeme und sogenannte Wearables
• Verbesserungen bei der Umsetzung von digitalen Anweisungen in physische Handlungen, wie zum Beispiel fortgeschrittene Robotik und 3-D Drucker.

Die Geburt der Industrie 4.0

Deutschland wird weithin als der Geburtsort des Konzepts Industrie 4.0 angesehen. Der Name stammt von einer nationalen strategischen Initiative, die das Ziel hatte, das Land als führenden Anbieter von fortschrittlichen Produktionssystemen zu etablieren. Das Land verfügt über eine der wettbewerbsfähigsten Fertigungsindustrien der Welt, die von einem Netzwerk von modernsten Forschungs- und Entwicklungsstätten unterstützt wird.
Dank der starken deutschen Maschinenbauindustrie mit ihrem anerkannt hohen Niveau im Bereich IT und ihren Kenntnissen über eingebettete Systeme und Automatisierungstechnik hatte Deutschland eine gute Ausgangsposition, sich als einer der weltweit führenden Entwickler von Industrie 4.0 Technologien zu etablieren.

USA & Smart Factories

Obwohl Deutschland bei der Einführung der Industrie 4.0 und dem Aufkommen von intelligenten Fabriken den Ton angibt, wächst mit den USA ein starker Konkurrent heran. Das Land will in den kommenden fünf Jahren mehr Kapital in die Digitalisierung der Fertigung investieren als irgendeine andere Nation oder Region auf dieser Welt. In den USA ist die Industrie 4.0 besser bekannt unter dem Namen Industrielles Internet der Dinge (Industrial Internet of Things - IIoT). Wegen der rasanten Fortschritte in der Entwicklung der Technologie im Bereich Fertigung bereiten sich derzeit viele US-amerikanische Unternehmen auf die umwälzenden Veränderungen vor, die sich abzeichnen.
Der Bericht From Data to Action des Harvard Business Review weist darauf hin, dass sich die interne Unternehmenskultur für die meisten Unternehmen als das schwierigste Hindernis auf dem Weg zu intelligenten Fabriken erweist. Damit Industry 4.0 sein gesamtes Potenzial ausschöpft, müssen Unternehmen eine unumstrittene Quelle für die Leistungsdaten etablieren, und alle Entscheidungsträger müssen Daten in Echtzeit erhalten. Die Philosophie, Entscheidungen auf der Grundlage von Tatsachen zu treffen, wobei man sich auf quantitative Produktionsdaten stützt, muss auf allen Ebenen des Managements etabliert werden.

China Manufacturing 2025

Obwohl China weiterhin der weltweit größte Produzent ist, ist der asiatische Gigant bei der Einführung der Industrie 4.0 hinter seine amerikanischen und europäischen Konkurrenten zurückgefallen. Dafür sind vor allem historische Gegebenheiten verantwortlich: während sich Deutschland zum Beispiel schon immer auf fortschrittliche Produktionssysteme fokussiert hat, liegt die Stärke von China schon immer in der Produktion von Gütern mit geringerem Wert, wobei der Preis die wichtigste Rolle spielt. Das hat zu einem deutlichen Ungleichgewicht geführt: momentan gibt es ungefähr nur 14 Industrieroboter pro 10.000 Fabriken in China, im Vergleich zu 282 in Deutschland.
Aber die Zeiten ändern sich und zwar schnell. Aufgrund von Umweltproblemen und einer Beschränkung der Ressourcen steigen in China die Preise für Arbeit und Rohmaterialien. Mittlerweile gibt es weltweit bereits einige Konkurrenten, wenn es um die Fertigung zu niedrigen Preisen geht. Die Positon von China als Fabrik der Welt ist in Gefahr. Deshalb will die Regierung in China nun einen anderen Entwicklungspfad einschlagen, sie will überaltete Fertigungsstätten austauschen und unterstützt Investitionen in moderne Technologien, die auf dem Industriellen Internet der Dinge basieren.

Endmontage

Die Automobilindustrie zeigt momentan wachsendes Interesse an Verfahrenskontrolle, um die Qualität von Produktionsprozessen noch weiter zu verbessern und um gleichzeitig die Betriebskosten zu senken. Dieser Industriezweig begrüßt das Zeitalter der Industrie 4.0 euphorisch.
Als Innovationsmotor hat diese Branche bereits Veränderungen im Bereich der Automation, des Datenaustauschs und der Produktionstechnologien implementiert, um von den Vorteilen dieses Konzpets zu profitieren.
Sicherheitskritisches Verschrauben wird bereits überwacht und analysiert. Die aufgezeichneten Daten dienen der Prozessoptimierung. Sensoren zeichnen die Pozessdaten auf und senden sie in Echtzeit an Datenbanken auf einer höheren Stufe.

Zulieferindustrie

Angetrieben vom Internet der Dinge verspricht Industrie 4.0 den Automobilzulieferern signifikante Effekte zu geringen Kosten. Die stetig fortschreitende Digitalisierung bietet diesem Bereich ein Werkzeug, um besser auf den wachsenden Marktdruck reagieren zu können. Wesentliche Faktoren sind die Reduzierung von Systemausfällen, die Steigerung der Produktivität durch die Automatisierung und Ressourcenoptimierung sowie die Senkung der Wartungskosten. Industrie 4.0 ermöglicht agile Prozesse, verbessert die Wettbewerbsfähigkeit und verspricht neue Absatzchancen.
In den Komponentenfertigungsanlagen bietet die Umsetzung von Industrie 4.0 vor allem in der vorausschauenden Instandhaltung ein erhebliches Potenzial. Durch die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Prozessdaten können Anlagen- und Systemausfälle prognostiziert, ineffiziente Entwicklungen korrigiert und die Produktivität verbessert werden.

Intelligente Fabriken für die Luftfahrt

Die Luftfahrt ist eine fantastische und sehr herausfordernde Industrie. Sie benötigt hochqualifiziertes Personal und modernste Technologien. Diese Industrie stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar, wenn es um die Verbreitung von intelligenten Werkzeugen und Lösungen geht. Denn die Produktion in der Luftfahrt ist gekennzeichnet durch geringe Mengen, lange Zykluszeiten, große Komponenten und stark voneinander abweichende Produktionsprozese.
Da das Volumen jedoch aufgrund der steigenden Reisefreudigkeit ansteigt, müssen alle wichtigen OEMs die Effizienz ihrer Prozesse steigern, die Kosten und die Zykluszeiten begrenzen und den Menschen als mögliche Fehlerquelle ausschließen. Mit intelligenter Software und digitalen Netzwerken können Montagewerkzeuge nun einen bedeutenden Beitrag dazu leisten. Sie bieten eine wesentlich höhere Flexibilität und sie lassen sich komplett miteinander und mit den Produktions- und Qualitätssystemen der Hersteller verlinken.

Die große Herausforderung

Kunden im Bereich Allgemeine Industrie (General Industry - GI) wünschen sich innovative, einmalige, qualitativ hochwertige und kosteneffiziente Produkte. Für den Wettbewerb im GI-Markt ist maßgeblich, dass ein Unternehmen im Vergleich zum Konkurrenten ähnliche Produkte mit kürzeren Produktlebenszyklen aufgrund der neuen technischen Fortschritte anbieten kann. Deshalb besteht im GI-Bereich eine hohe Nachfrage nach einer schnellen Fertigung von neuen innovativen Produkten für den Markt. Wir erreichen dies, indem wir den Produktentwicklungslebenszyklus komplett digitalisieren. Dies wiederum versetzt uns in die Lage, dem Kunden eine exakte Nachverfolgbarkeit, Qualitätskontrolle sowie kosteneffiziente, neue Produkte zu bieten. Wenn man den Produktlebenszyklus digitalisieren möchte, dann ist ein komplettes digitales Datenmodell erforderlich. Um diese Anforderung zu erfüllen, verlassen sich Unternehmen auf eine intelligente und anpassungsfähige Fertigung. Die meisten Bereiche der Produktion sind in Systeme eingebettet oder mit Sensoren und Auslösern ausgestattet, die alle miteinander über das Internet verlinkt sind.

Beschleunigen Sie Ihren Wandel

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