Industrie 4.0: Übersicht, Definition und Praxisbeispiele

Die deutsche Industrie und das Qualitätsmerkmal “Made in Germany” sind weltweit bekannt und hoch angesehen. Um dies weiterhin zu sichern und die deutsche Wirtschaft zu stärken, hat die Bundesregierung mit dem Marketingbegriff “Industrie 4.0” die Digitalisierung der industriellen Produktion eingeläutet.

Doch was steckt hinter dem Begriff? Welche Auswirkungen, Vorteile und Herausforderungen bringt der neue Meilenstein für die Industrie mit sich? In unserer Artikel-Reihe gehen wir diesen Fragen nach und durchleuchten die Thematik, die hinter dem Begriff Industrie 4.0 steckt.

Industrie 4.0 Definition: Die Geschichte und Meilensteine der Industrie

Hinter dem Begriff Industrie 4.0 stecken die vier großen Meilensteine in der Geschichte der Industrie. Wir sind gerade mitten in einem Wandel rund um den vierten Meilenstein. 

Der erste Meilenstein reicht bis ins Jahr 1784 zurück, als die erste Massenproduktion von Maschinen startete. Zu dieser Zeit wurden die Maschinen hauptsächlich mit Wasser- und Dampfkraft angetrieben. Die Industrie maßgebend vorangetrieben hat zu dieser Zeit die Dampfmaschine, die als Motor in Fabriken zum Einsatz kam.

Als zweiten großen Meilenstein in der Industrie-Geschichte bezeichnet man die Nutzung der Elektrizität im gewerblichen Bereich, sowie die Arbeit am Fließband bzw. Förderband. Federführend war hier Henry Ford, der die Produktion in der Automobil-Industrie unter anderem durch die Umstellung auf Fließbänder viel effektiver und schneller machte.

Durch die Erfindung von Computern und die Adaption dieser auf die Industrie, gelang es im dritten großen Meilenstein ganze Prozesse durch IT-Systeme zu automatisieren. Hierzu zählen z. B. Roboter oder Maschinen, die Menschen ersetzen und teilweise ohne Hilfe dieser funktionieren oder Arbeitsschritte, die durch Computer und Software revolutioniert werden konnten.

Mit der Industrie 4.0 geht man noch einen Schritt weiter und vernetzt die eingesetzten Computer-Systeme, sodass diese mit anderen Systemen im Unternehmen kommunizieren. Dies führt dazu, dass die komplette Produktionskette dynamisch und flexibel über das Netzwerk gesteuert werden kann. Fertigungshallen werden dadurch “smart” und können unter Berücksichtigung der kompletten Unternehmensabläufe flexibel automatisiert werden.

Industrie 4.0 in der Übersicht 

Die intelligente Vernetzung der Industrie bringt neue Möglichkeiten in verschiedensten Bereichen:

Relevante Daten sind die Basis

Alle involvierten Maschinen und Geräte werden durch die Anbindung ans Netzwerk automatisch zur Datensammlung verwendet. Diese Daten sind nicht länger nur isoliert auf den einzelnen Maschinen sichtbar, sondern können aktiv genutzt werden, um mit den Maschinen zu kommunizieren. So können Fertigungsprozesse gesteuert, optimiert und vereinfacht werden. Gleichzeitig macht es die Wartung von Maschinen um einiges einfacher, da Probleme frühzeitig erkannt und mit Updates “over-the-air” behoben werden, bevor es kritisch wird. Teure und starre Wartungsintervalle können durch den konstanten Datenaustausch optimiert werden.

Digitaler Produktionsprozess

Durch die Vernetzung kann der komplette Produktionsprozess digital abgebildet und gesteuert werden. Kapazitätsplanungen können in Echtzeit flexibel angepasst werden, wodurch Durchlaufzeiten verringert werden und damit automatisch eine Produktivitätssteigerung einhergeht. Selbst externe Unternehmen können in die vernetzte Wertschöpfungskette mit aufgenommen werden, wodurch zum Beispiel flexibel auf Lieferengpässe reagiert werden kann und ein komplett automatisierter Prozess entsteht.

Flexibilität in der Produktion

Um die Produktivität weiter zu steigern wird die Produktion modular aufgebaut und kann dadurch kurzfristig umfunktioniert werden. So kann flexibel auf Kundenanfragen reagiert werden und selbst kleinere Stückzahlen sind dadurch kostengünstig fertigbar. Gleichzeitig können Daten (Lieferanten, Bestellungen, etc.) in Echtzeit genutzt werden, um optimale Produktionsstraßen und deren Auslastung im Voraus zu antizipieren und zu berechnen.

Der Kunde rückt weiter in den Vordergrund

Der Endkunde und der Produzent können durch den automatischen Datenaustausch noch enger zusammenarbeiten. Der Produzent kann auf Basis der Daten seine Produkte stetig und effektiv verbessern. Der Kunde hingegen profitiert von effizienterem Support, da z. B. Maschinen-Daten direkt vom Hersteller analysiert und ausgewertet werden können.

Logistik

Die Logistik kann durch intelligente Algorithmen optimiert werden, so können Lieferwege berechnet werden, Maschinen automatisiert mit neuem Material beliefert werden, aber auch die Logistik zum Endkunden kann durch konstante und automatische Status-Updates transparent und effizient gestaltet werden.

Industrie 4.0 in der Praxis: Konkrete Beispiele

Beispiel 1: Automatisierter Prozess für die gesamte Wertschöpfungskette von Produkten

Durch die Vernetzung des gesamten Unternehmens erhöht ein Unternehmen die Produktiviät, verkürzt die Durchlaufzeiten und erhält dadurch gleichzeitig eine besser steuerbare Produktion. Daraus resultieren Kostenvorteile gegenüber Mitbewerbern und somit hat das Unternehmen automatisch einen Vorteil am Markt.

Beispiel 2: Maschinen werden “smart”

Ein Maschinenhersteller erweitert seine Produkte um intelligente Funktionen und macht diese “smart”.  Durch die gleichzeitige Vernetzung dieser kann der Hersteller die Maschinen im Einsatz proaktiv überwachen, Fernwartungen vornehmen, Updates einspielen und so garantieren, dass die hergestellten Maschinen reibungslos beim Kunden funktionieren. Dadurch entsteht ein echter Mehrwert für den Kunden und die Geschäftsbeziehung wird gestärkt.

Beispiel 3: Es ergeben sich neue Geschäftsmodelle

Durch die gesamte Digitalisierung ergeben sich zwangsläufig neue Geschäftsmodelle, die z. B. die Endkunden direkt mit den Lieferanten zusammenbringen und einzelne Bestellprozesse im Detail, in Echtzeit abgerufen werden können. Dadurch entsteht Transparenz für den Kunden, die in dem Ausmaß bisher noch nicht möglich gewesen ist.

Industrie 4.0 Software: Daten der Sensoren und Hardware intelligent nutzen

Während man im Zusammenhang mit Industrie 4.0 oft von Vernetzung und Sensoren spricht, ist nicht nur die Hardware entscheidend, die es ermöglicht die Daten zu sammeln. Die Daten müssen verarbeitet und in Geschäftsprozesse eingegliedert werden. Hier spielt die Software eine bedeutende Rolle und sorgt dafür, dass am Ende aus den Daten eine intelligente und ganzheitliche Lösung wird.

Die bestehenden Geschäftsprozesse, die aktuell z. B. in einem ERP-System, wie unserer Formica Software-Lösung, abgebildet werden, können durch diverse Schnittstellen und Integration der Sensoren und Hardware noch effektiver gestaltet werden. Alle Daten sind dadurch in bestehenden Systemen verfügbar und können jederzeit abgerufen und verarbeitet werden, wodurch sich zahlreiche Möglichkeiten ergeben. 

In unserem nächsten Blog-Beitrag zum Thema Industrie 4.0 widmen wir uns den Auswirkungen, Chancen und Vorteilen, die sich durch Industrie 4.0 ergeben.