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Sobald Sie sich mit Möglichkeiten der Digitalisierung von Produktionsabläufen beschäftigen, wird Ihnen früher oder später der Begriff „Industrie 4.0“ begegnen. Nicht selten wird er als Synonym für die sogenannte „Digitale Revolution“ in Produktion und Fertigung verwendet – doch das ist nur die halbe Wahrheit.

Zwar ist es richtig, dass Digitalisierung und Industrie 4.0 eng zusammenhängen, doch die Massnahmen, die sich hinter Schlagworten wie „Industrialisierung 4.0“ oder „Smart Factory“ verbergen, gehen einen Schritt weiter. Während auch in einem digitalisierten Arbeitsumfeld nach wie vor Menschen die Produktionsprozesse überwachen, steuern und optimieren, sollen die Maschinen das in Zukunft selbst übernehmen können. Dafür setzt Industrie 4.0 auf Technologien, die Maschinen miteinander vernetzen und es ihnen mit künstlicher Intelligenz (KI) ermöglichen, ihre eigenen Prozesse und das Zusammenspiel mit anderen Maschinen „selbst“ beobachten, analysieren und gegebenenfalls anpassen zu können.

Im folgenden Text erfahren Sie:

  • wie genau der Begriff entstanden ist,
  • welche Möglichkeiten es zur Umsetzung von Industrie 4.0 in Unternehmen verschiedener Branchen gibt,
  • was das für den Produktionsalltag und auch den Arbeitsmarkt der Zukunft bedeutet
  • und welche Chancen und Risiken Industrie 4.0 mit sich bringt.

Was ist Industrie 4.0?

Der Begriff „Industrie 4.0“ wurde von der Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft etabliert; einem Beratungsgremium, das die deutsche Bundesregierung von 2006 bis 2013 dabei unterstützte, die Schwerpunkte der zukünftigen Forschungspolitik festzulegen. Innerhalb des Gremiums beschäftigten sich führende Vertreter aus Wirtschaft und Wissenschaft mit innovationspolitischen Fragen. Unter anderem arbeiteten sie an dem Projekt zur intelligenten Vernetzung von Maschinen und Produktionsabläufen in der industriellen Fertigung, das auf der Hannover-Messe 2011 erstmals unter dem Namen „Industrie 4.0“ vorgestellt wurde.

Der Name bezieht sich auf vorangegangene industrielle Revolutionen, die Wirtschaft, Arbeitswelt und letztlich auch das alltägliche Leben Miteinander grundlegend verändert haben. Nach Mechanisierung, Massenproduktion und schliesslich Digitalisierung soll die Industrie 4.0 nun zur vierten industriellen Revolution werden.

Was sind die Ziele von Industrie 4.0?

Doch wie soll diese Revolution aussehen? Im Zentrum steht die intelligente Kommunikation aller an der Produktion beteiligten Maschinen und/oder Stationen sowie die auf Nutzerdaten basierende Verbesserung der Produkte. Auf diese Weise sollen sowohl Produktivität und Qualität steigen als auch sämtliche Produktionsabläufe effizienter und wirtschaftlicher ablaufen, damit Unternehmen konkurrenzfähig bleiben.

Diese Ziele der Industrie 4.0 sollen mit folgenden Massnahmen erreicht werden:

  • digitale Vernetzung aller Produktionsschritte (abteilungs- und unternehmensübergreifend), die an der Fertigung eines Produkts beteiligt sind
  • modularer Aufbau von Produktionsstrecken, um flexibler auf Veränderungen reagieren zu können
  • erhöhte Kundenorientierung dank individualisierbarer Produkte sowie Produktverbesserungen anhand der Auswertung von Nutzungsdaten
  • Optimierung logistischer Abläufe auf Basis der algorithmen- und datengestützten Berechnung von Lieferprozessen und Nachbestellungszeitpunkten
  • permanenter digitaler Zugriff auf das Produkt und Auswertung der Daten zu dessen Zustand (werden per Sensor oder RFID-Chip übermittelt)

Da Industrie 4.0 darauf abzielt, die Produktion effizienter und flexibler zu gestalten und gleichzeitig Zeit und Kosten zu sparen, lässt sich das Konzept gut in eine bereits bestehende Lean-Management-Strategie integrieren.

Welche Jobs sind durch Industrie 4.0 gefährdet?

In der Industrie 4.0 können Maschinen und Roboter vor allem Routineaufgaben schneller und kostengünstiger ausführen. Dadurch werden Arbeitsplätze in der Produktion wegfallen. Das betrifft vor allem Jobs mit geringem Anforderungsprofil. Gleichzeitig steigt aber der Bedarf an hoch qualifizierten Arbeitskräften: Diese müssen in der Lage sein, die gewonnenen Daten zu analysieren und Industrie 4.0 in allen Bereichen des Unternehmens (Verwaltung, Controlling, Marketing, Projektmanagement, usw.) umzusetzen.

Auch soziale und kreative Kompetenzen werden für Fertigungsberufe in der Industrie 4.0 wichtiger. Zusätzlich wird ein tieferes, technisches Verständnis vieler Produktionsabläufe gefragt sein. Mit einer entsprechenden Ausbildung bzw. Weiterbildung können Produktionsmitarbeiter ihr bisheriges, praktisches Wissen um digitale und technische Kompetenzen erweitern.

So setzen Sie Industrie 4.0 in Ihrem Unternehmen um

Wie sieht Industrie 4.0 aber nun im Unternehmensalltag konkret aus? Wie funktioniert die Vernetzung von Maschinen und Produktionsprozessen und wie lässt sie sich in verschiedenen Branchen umsetzen?

Die Schlagworte sind Automatisierung, Internet of Things, Künstliche Intelligenz und Big Data. All diese Möglichkeiten werden bereits mehr oder weniger stark im Arbeitsalltag genutzt, doch erst Industrie 4.0 kombiniert sie miteinander und schafft so die Voraussetzungen für ein völlig neues Mass an Effizienz, Produktivität und Kundenorientierung in der Fertigung.

Das Potenzial dieser Vernetzung ist so gross, weil alle Stationen miteinbezogen werden: von der Rohstoffbeschaffung über die Lagerstrategie bis hin zur Nutzung des fertigen Produkts. Vor allem zeitraubende Kommunikations- und Abstimmungsprozesse werden überflüssig, wenn Lieferanten, Zulieferer, Produktionsunternehmen, Logistik, Grosshandel und Kunden in ein einziges System eingebunden sind.

Das Internet of Things und Industrie 4.0

Eines der wichtigsten Merkmale der angestrebten Industrialisierung 4.0 ist die Vernetzung aller Produktionsprozesse in der sogenannten Smart Factory. Das funktioniert auf dieselbe Art, die auch Smart-Home-Geräte zugrunde liegt: Alle Maschinen, Bauteile und Produkte sind mit Sensoren oder RFID-Chips ausgestattet, die ihre Informationen über eine Internetverbindung in der Cloud oder auf einem Server zur Verfügung stellen und miteinander austauschen können. Die Technik, die diese Vernetzung ermöglicht, wird als „Internet of Things“ (IoT), das „Internet der Dinge“ bezeichnet.

Im Idealfall ist dadurch die Vernetzung sämtlicher Maschinen und Prozesse, die an der Entstehung eines Produkts beteiligt sind, möglich – und zwar nicht nur an einem Standort, sondern abteilungs-, niederlassungs-, branchen- und sogar länderübergreifend. Dafür ist eine leistungsfähige und zuverlässige Internetverbindung nötig, weshalb die möglichst flächendeckende Umstellung auf den neuen Breitbandstandard 5G für Industrie 4.0 von grosser Bedeutung ist.

Automatisierung und künstliche Intelligenz

Die erste Voraussetzung für Industrie 4.0 ist Vernetzung, die zweite ist die Selbststeuerung der Produktion, die durch Automatisierung von Prozessen sowie den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) ermöglicht wird. Erst dann können die vernetzten Maschinen sowohl miteinander als auch mit den zuständigen Personen kommunizieren und sofort auf Störungen oder Verzögerung innerhalb des Produktionsablaufs reagieren: Die zentrale Steuerung durch den Menschen ist nicht mehr nötig.

In der Praxis ist dann es zum Beispiel möglich, dass eine Maschine über einen Sensor im Lager erkennt, dass ein benötigter Rohstoff knapp wird. In diesem Fall wird automatisch der Bestellvorgang beim entsprechenden Lieferanten ausgelöst. Umgekehrt kann auch die Meldung des Lieferanten, dass ein Rohstoff nicht verfügbar ist, direkt zu einer Lieferverzögerungsmeldung beim Kunden führen. Und auch die Qualitätskontrolle kann von intelligenten Kameras übernommen werden, die fehlerhafte Produkte sofort erkennen und einen Prozess auslösen, der diese vollautomatisch aussortiert.

Die Bedeutung von Big Data für Industrie 4.0

Daten sind der Dreh- und Angelpunkt für die Umsetzung von Industrie 4.0. Sämtliche Steuerungs- und Prüfprozesse werden auf der Basis von Daten ausgeführt, die Auskunft über Zustand, Funktion, Verlauf und Qualität der eingebundenen Maschinen und Prozessverläufe geben. Dazu erfassen die Sensoren riesige Datenmengen, die mithilfe von KI-Technologie ausgewertet werden. Abhängig von der jeweiligen Systemarchitektur folgen daraufhin Handlungsempfehlungen oder automatisierte Abläufe. Das heisst, die Maschinen sind in der Lage, den ordnungsgemässen Ablauf der Produktion zu überprüfen und ihn gegebenenfalls mit automatisierten Massnahmen zu korrigieren und zu optimieren.

Sind zudem auch die fertigen Produkte mit Sensoren ausgestattet und senden weiterhin Zustandsdaten, können Serviceleistungen wie Echtzeitkontrolle, Ferndiagnose und individuelle Wartungszeitpunkte angeboten werden. Das erhöht einerseits die Kundenbindung an Produkt und Hersteller und liefert andererseits wertvolle Informationen über das Nutzungsverhalten, die wiederum Anhaltspunkte für zukünftige Optimierungen geben können.

Zukunft Industrie 4.0: Chancen und Risiken

Wird Industrie 4.0 vollständig in sämtliche Wirtschaftszweige integriert, eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten einer effizienten Produktionskette, die gleichzeitig die Umsetzung individueller Kundenwünsche erlaubt. Unternehmen werden flexibler in ihren Prozessen, können nachhaltiger produzieren und bleiben langfristig konkurrenzfähig, da sie die Produktion schnell an die aktuellen Gegebenheiten anpassen können.

Gleichzeitig birgt es jedoch auch einige Herausforderungen und Risiken, im Unternehmen die nötigen Voraussetzungen für Industrie 4.0 zu schaffen: Dazu gehören neben der nötigen Datensicherheit vor allem die personellen Veränderungen, die Industrie 4.0 bedeutet: Viele „traditionelle“ Montage-Berufe wird es in dieser Form in der Industrie 4.0 nicht mehr geben. Dafür steigt aber der Bedarf an Mitarbeitern, die neben dem traditionellen, technischen Wissen auch digitale und soziale Kompetenzen aufweisen.

ChancenHerausforderungen
• Zeit- und Kosteneinsparung durch intelligente Maschinen und automatisierte Prozesse• hohe Kosten für Implementierung der notwendigen Technologien
• intelligente Vernetzung von internen Prozessen, Lieferanten und Kunden• dazu muss professionelles Digitalkonzept entwickelt und erprobt werden
• flexible und schnelle Anpassung der Produktion an veränderte Bedingungen• spezialisierte Fachkräfte (kostenintensive Weiterbildung) nötig
• intelligente, automatisierte Fertigung von Grossaufträgen bis hin zu individualisierten Einzelstücken möglich• Umstellung auf einheitliche Softwarelösungen
• Standort- und unternehmensübergreifender Zugriff auf Informationen• Manipulation der IT-gestützten Systeme kann gesamte Produktion zum Erliegen bringen
• Serviceleistungen auf Basis von übertragenen Produktdaten• hoher Anspruch an Datensicherheit

FAQ zu Industrie 4.0

Was ist Industrie 4.0?

Industrie 4.0 war ursprünglich der Name eines Projekts zur Digitalisierung der Produktion, das die Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft 2011 auf der Hannover-Messe erstmalig der Öffentlichkeit präsentierte. Das Projekt beschäftigte sich mit Möglichkeiten der intelligenten Vernetzung von Maschinen und Produktionsabläufen in der industriellen Fertigung. Die Schweizer Plattform für Industrie 4.0 bietet KMUs Hilfestellung bei der Digitalisierung ihrer Prozesse.

Wie funktioniert Industrie 4.0?

Industrie 4.0 setzt auf Technologien, die Maschinen miteinander vernetzen und es ihnen mit künstlicher Intelligenz (KI) ermöglichen, ihre eigenen Prozesse und das Zusammenspiel mit anderen Maschinen „selbst“ zu beobachten, zu analysieren und gegebenenfalls anzupassen.

Warum ist Industrie 4.0 wichtig für die Zukunft der Produktion?

Industrie 4.0 stellt Kundenwünsche in den Mittelpunkt: Die flexibel einsetzbare Technologie ermöglicht die intelligente Fertigung individualisierter Einzelstücke und kann gleichzeitig für digital unterstützte Serviceleistungen wie Echtzeitkontrolle, Ferndiagnose und individuelle Wartungszeitpunkte genutzt werden.

Welche Herausforderungen birgt Industrie 4.0?

Die grösste Herausforderung besteht in der Umstellung auf kompatible Software und Schnittstellen, die eine internationale Vernetzung ermöglichen. Zudem fehlen vor allen kleineren Unternehmen häufig die finanziellen und personellen Ressourcen, um ein umfassendes Digitalisierungskonzept für ihre Produktion zu erarbeiten und umzusetzen.

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