Industrie 4.0

Industrie 4.0 ist ein Konzept, das erstmals 2010 in Deutschland entwickelt wurde, um eine Vision der industriellen Fertigung zu beschreiben, bei der alle Prozesse über das Internet der Dinge (IoT) miteinander verbunden sind.

Sie wird auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet und umfasst die Digitalisierung industrieller Prozesse durch das Zusammenspiel von künstlicher Intelligenz mit Werkzeugmaschinen und die Optimierung von Ressourcen, wobei der Schwerpunkt auf der Entwicklung effizienter Geschäftsstrategien liegt, die die Zufriedenheit der Kunden und die Personalisierung von Dienstleistungen gewährleisten.

Was Industrie 4.0 durch die Digitalisierung und den Einsatz vernetzter Plattformen bietet, lässt sich wie folgt zusammenfassen:

• Die Fähigkeit, sich ständig an die Nachfrage anzupassen.
• Individuellerer Kundenservice.
• Bereitstellung eines persönlichen Nachverkaufsservices für die Kunden.
• Entwurf, Herstellung und Verkauf von Produkten in kürzerer Zeit.
• Hinzufügen von Dienstleistungen zu physischen Produkten.
• Erstellung von kürzeren und günstigeren Produktionsserien.
• Nutzung von Informationen aus verschiedenen Kanälen für Analyse und Auswertung in Echtzeit.

Industrie 4.0 wird oft mit dem Begriff IIoT (Industrielles Internet der Dinge) in Verbindung gebracht. Dabei handelt es sich um eine Fertigung, die physische Produktion und Abläufe mit digitaler Technologie, maschinellem Lernen und Big Data integriert, um ein integriertes und hochgradig vernetztes Ökosystem zu schaffen, das sich auf das Produkt- und Lieferkettenmanagement konzentriert. 

Wichtigste Technologien in der Industrie 4.0 

Die Ausweitung der vierten industriellen Revolution durch Industrie 4.0 kann nicht ohne ihre Beziehung zu den wichtigsten Technologien verstanden werden, die sie ermöglichen; in diesem Sinne sind die folgenden hervorzuheben: 

• Internet der Dinge (IoT): Industriemaschinen sind in der Lage, in Echtzeit Informationen zu kommunizieren und auszutauschen, die von mehreren Sensoren erfasst werden. Dies ermöglicht eine tiefere Analyse des gesamten Systems und eine sofortige Reaktion auf alle Ereignisse. 
• Big Data, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen: Diese drei Bereiche stehen in engem Zusammenhang mit der Erfassung und Verwaltung riesiger Datenmengen aus verschiedenen Quellen, die die Möglichkeit des maschinellen Lernens auf der Grundlage historischer Daten und der Wiederholung von Prozessen bieten, wodurch Korrekturen an Prozessen möglich werden. 
• Augmented Reality: Ermöglicht das Hinzufügen von virtuellen Informationen zu reellen Umgebungen. Über elektronische Geräte wie Brillen oder Bildschirme haben die Benutzer Zugang zu einer gemischten Realität, in der echte und virtuelle Elemente kombiniert und ergänzt werden.   
• Digitale Szenarien: Diese Technologie nutzt Daten aus der physischen Welt, um eine virtuelle Umgebung nachzubilden. Mit diesem Verfahren kann man Probleme untersuchen oder die Funktionsweise eines Systems digital testen und die Lösung dann in der Realität anwenden. 
• Blockchain: Eine neue Art der Strukturierung der Datenübertragung, die in verschlüsselten Blöcken verteilt wird, die miteinander verbunden sind und mit eindeutigen und nicht wiederholbaren Nummern gekennzeichnet sind. Auf der Grundlage komplexer mathematischer Algorithmen gewährleistet dieses System die Unverletzlichkeit von Informationen, indem es in der Lage ist, unbefugte Änderungen zu erkennen und abzulehnen. 
• Cloud Computing: Die Notwendigkeit, immer mehr Systeme und Glieder der Lieferkette miteinander zu verbinden, macht die Software in der Cloud (SaaS: Software as a Service) zu einem nahezu unverzichtbaren Element, da sie den Zugang zu Informationen von jedem Ort aus und die Integration mit anderen Anwendungen sowie die Durchführung automatischer Updates zur Verbesserung der Cybersicherheit erleichtert. 
• Rückverfolgbarkeit in der Logistik: Eine genaue Kontrolle über die Informationen im Zusammenhang mit den logistischen Prozessen ist unerlässlich, da wir so jederzeit wissen, wo und in welchem Zustand sich das Produkt befindet. Die automatische Identifizierung mit der RFID-Technologie (Radio Frequency Identification) verbessert beispielsweise die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Teile- und Produktinventarisierung in Lagern. 
• Robotisierung der Lager: Die Entwicklung autonomer Systeme, die das Be- und Entladen der Waren sowie den Transport der Produkte und ihre Platzierung in den Regalen beschleunigen können, hat den Material- und Personalfluss innerhalb der Einrichtungen optimiert und die interne Logistik als Wachstumsmotor gefördert.

Auf dem Weg zur Industrie 4.0 

Industrie 4.0 ist eine neue Art der Produktion, die automatisiert, unabhängig und von überall aus steuerbar ist. Es werden Maschinen, Geräte und spezialisiertes Personal eingesetzt, die alle miteinander verbunden sind und miteinander kommunizieren, es werden Sensoren verwendet, um Daten aus der physischen Welt zu sammeln, und es werden betriebliche und riskante Aufgaben sowie einfache Entscheidungen und Reaktionen automatisiert. 

Ermöglicht wurden diese Veränderungen in der Branche durch die Senkung der Kosten für Sensoren, Datenspeicherung und Prozesskonnektivität. Die Vorteile für das Unternehmen sind unter anderem: 

• Flexiblere Produktion: Es ist möglich, jedes Glied der Wertschöpfungskette eines Produkts zu planen und einzugreifen, ohne die anderen zu verändern. 
• Höhere Effizienz: Die Produktion kann in Modulen erfolgen, die in kürzerer Zeit zusammengesetzt werden. 
• Logistikoptimierung: Algorithmen können ideale Lieferrouten berechnen, um Staus, Unterbrechungen und Verzögerungen zu vermeiden und den Warenfluss zu verbessern. 
• Personalisierte Produkte: Intelligente Produkte ermöglichen die Übermittlung von Nutzungsdaten in Echtzeit an den Hersteller, um das Kundenerlebnis zu verbessern und auf der Grundlage dieser Informationen neue Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln. 
• Prädiktive Analytik: Die Nutzung von Daten ist die Grundlage für neue Dienstleistungen, die den Verschleiß eines Produkts oder eines Elements eines Systems vorhersagen.

Herausforderungen der Industrie 4.0 

Es wird erwartet, dass das neue Konzept der Industrie 4.0, das mit der vierten industriellen Revolution verbunden ist, in der Lage sein wird, grundlegende Veränderungen voranzutreiben, die mit den drei vorangegangenen Revolutionen vergleichbar sind: Die erste Revolution führte die durch Wasser und Dampf angetriebene Mechanik ein, die zweite Revolution brachte die Elektrizität und die Massenproduktion, und die dritte Revolution ermöglichte die Automatisierung und die Ausbreitung der Informationstechnologien. 

Zu den wichtigsten Herausforderungen, vor denen Unternehmen und Organisationen, die Industrie 4.0 umsetzen, stehen, gehören: 

• Entwicklung von Analysesystemen, die die von intelligenten Fabriken erzeugte Datenflut in nützliche und wertvolle Informationen umwandeln. 
• Reaktion auf aktuelle Fragen im Zusammenhang mit Energieeinsparungen und dem Umgang mit Naturressourcen. 
• Die Cybersicherheit, denn auch wenn die Unternehmen der Branche sich sicher sind, dass sie sich schützen können, beweisen Cyberangriffe das Gegenteil. Die IT-Sicherheit ist zu einem der wichtigsten strategischen Ziele der Industrie geworden, denn wenn sie verletzt wird, leidet nicht nur der Ruf, sondern auch die Produktivität. 
• Vermeidung von Ausfällen in Computer- oder Kommunikationssystemen, die zu großen wirtschaftlichen Verlusten führen könnten. 
• Hohe Kosten für die technologische Infrastruktur. 
• Mangel an qualifiziertem Personal, um die Unternehmen in die vierte industrielle Revolution zu führen. 
• Zögern der Führungskräfte, den Weg der digitalen Transformation ihrer Unternehmen zu beschreiten. 
• Abbau und Spezialisierung von Arbeitsplätzen aufgrund der Automatisierung von Prozessen, was zu einer unvermeidlichen beruflichen Umstellung führen wird, um sich an neue Arbeitsplätze anzupassen, die mit dem Paradigmenwechsel entstehen werden. 

Bei der Industrie 4.0 geht es nicht nur darum, in neue Technologien und Werkzeuge zu investieren, um die Effizienz der Produktion zu verbessern, sondern auch darum, die Art und Weise zu verändern, wie die gesamte Organisation eines Unternehmens funktioniert und wächst. 

Auf der anderen Seite hindert das Thema Cybersicherheit die Unternehmen zunehmend am Einstieg in die Industrie 4.0, da die Bedrohungen durch Cyberangriffe nicht mehr unsichtbar sind. Technische, organisatorische und menschliche Schwächen in Unternehmen können Cyberangriffen Tür und Tor öffnen. 

Dieser Aspekt muss wegen seiner Bedeutung bei der Umsetzung des neuen Paradigmas unbedingt berücksichtigt werden.