Industrie 4.0: Das steckt dahinter

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Datum 24.02.2021
Lesezeit 7 Min.

Industrie 4.0: Das steckt dahinter

Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet eine ganze Bewegung: Die flächendeckende Digitalisierung der Industrie bietet eine Vielzahl von Anwendungen und Chancen. Aber auch abseits von Industrieunternehmen schaffen Vernetzung und Automatisierung in vielen Unternehmen effizientere Prozesse. Das „Internet of Things“ (IoT) oder „Internet der Dinge“ kann im Prinzip fast alle Geräte und Abläufe vernetzen. Von den Möglichkeiten, die sich mit Industrie 4.0 und dem IoT bieten, profitieren nicht nur Großkonzerne.

 

Warum heißt es Industrie 4.0?

Die Veränderungen, die mit „Industrie 4.0“, der „vierten industriellen Revolution“ oder – etwas schlichter – der Digitalisierung einhergehen, bedeuten einen grundlegenden Umbruch in der industriellen Entwicklung und Fertigung. Nach der Dampfmaschine („Industrie 1.0“), der Massenfertigung am Fließband (2.0) und dem Einzug von Mikroelektronik (3.0) ist die nun stattfindende Veränderung von Vernetzung gekennzeichnet. Diese Vernetzung mit intelligenten Werkstücken, smarten Fabriken und intelligenter Logistik bewirkt nicht weniger radikale Umwälzungen wie die vorangegangenen Industrie-Revolutionen. Insbesondere mehr Effizienz beim Ressourceneinsatz ist einer der wesentlichen Vorteile einer vernetzten Produktion.

In Folge #53 des Podcasts „Digitale Vorreiter” kommt Pierre Manière zu Wort, Spezialist für IoT-Lösungen und CEO von Cybus GmbH. Mit Gastgeber Christoph Burseg spricht er über Trends und praktische Use Cases der Industrie 4.0, und welche Vorteile IoT-Anbindungen für seine Kunden bringen. Hören Sie hier das ganze Interview:

Internet of Things in der Industrie: Darum ist Maschinenvernetzung wichtig

Die Schlagworte „Industrie 4.0“, Digitalisierung und IoT werden oft gemeinsam verwendet. Aber was genau verstehen wir darunter? Für Unternehmer ist in erster Linie die Frage relevant, was Digitalisierung und Industrie 4.0 konkret bedeutet. Sie können beispielsweise in der Planung und Entwicklung mit  Digital Twin-Modellen arbeiten und später im laufenden Betrieb frühzeitig erkennen, wenn es Wartungs- oder Reparaturbedarf gibt. Um das zu erreichen, ist jedoch eine umfassende Vernetzung aller beteiligten Sensoren und Maschinen insgesamt notwendig.

Das wiederum geht nur mit einer leistungsstarken Cloud-Anbindung, da die immensen Datenmengen, die anfallen, nur hier sinnvoll bewältigt und ausgewertet werden können. Das trifft umso mehr zu, wenn Sie mit mehreren Standorten arbeiten, die untereinander kommunizieren müssen und voneinander abhängig sind.

Die wesentlichen Ziele der vernetzten Industrie 4.0 im Überblick:

  • Flexibilität in der Produktion: Bis ein fertiges Produkt entstanden ist, sind oft mehrere Standorte desselben Unternehmens, aber auch Zulieferer beteiligt. Durch intelligente Vernetzung arbeiten diese deutlich besser zusammen.
  • Vorausschauende Wartung: Bevor eine Maschine ausfällt und dadurch möglicherweise die gesamte Produktionskette lahmlegt, warnen entsprechende Sensoren vor erhöhtem Verschleiß und drohenden Defekten. Außerdem wird nur noch das getauscht, was unbedingt notwendig ist.
  • Flexible Produktionsstraßen: Ändern sich die Anforderungen am Markt, können Unternehmen mit modularen Produktionsstraßen viel besser und schneller reagieren. Maschinen, die nach Einprogrammierung grundsätzlich verschiedene Bauteile fertigen können, lassen sich leichter anpassen als solche, die auf ein bestimmtes Halbzeug (Vormaterial) festgelegt sind.
  • Optimale Logistik-Prozesse: Auch die Lieferkette spielt eine entscheidende Rolle beim Thema Effizienz. Das Thema „Just in time” wird in der Industrie 4.0 auf ein völlig neues Level gehoben – die Ankunftszeit benötigter Ressourcen kann teils auf die Minute genau vorhergesagt werden. Unnötige Lagerhaltung wird auf ein Minimum reduziert.
  • Der Kunde im Mittelpunkt: Die Ansprüche der Kunden an Individualität wachsen zusehends. Schon länger können Kunden beispielsweise Sportschuhe nach eigenen Bedürfnissen anpassen und konfigurieren – die Maschinen im Hintergrund erledigen dann die Produktion, ohne dass sie händisch eingestellt werden müssen.
  • Effizienter Ressourceneinsatz: Nicht zuletzt leistet die vernetzte Industrie einen wesentlichen Beitrag zum effizienten Umgang mit Rohstoffen – und damit auch zum Umweltschutz. Außerdem kann in der Industrie 4.0 viel besser der gesamte Lebenszyklus eines Produktes simuliert und bereits bei der Herstellung berücksichtigt werden.

YouTube / Vodafone Deutschland

 

Industrie 4.0 im Praxiseinsatz: Kärcher M2M

Es gibt inzwischen eine Menge Beispiele für erfolgreiche Umsetzung der digitalisierten Industrie: So ermöglicht die Firma Kärcher ihren Großkunden mit Hilfe von IoT ein effizientes Flottenmanagement ihrer Reinigungsmaschinen. Auch aus anderen Branchen lassen sich solche Erfolgsbeispiele finden: Maschinen melden Fehler oder Wartungsbedarf automatisch mit Hilfe von M2M (Maschine-zu-Maschine-Kommunikation) und vermeiden so kostenintensive Ausfallzeiten. Lagerbestände lassen sich genauer und aktueller erfassen, um etwa Nachbestellungen oder die Produktion zeitnah und passgenau steuern zu können. Verkaufsautomaten oder öffentliche Müllcontainer übermitteln ihre Füllstände und erlauben so eine effizientere Logistik bei der Befüllung beziehungsweise Abholung.

 

Das Ziel: Kundenzentrierte Prozesse und „Losgröße 1“

In der industriellen Produktion lassen sich mit diesen Werkzeugen die Effizienz steigern, der Ressourcenverbrauch verringern und Warentransporte optimieren. Eine weitere Möglichkeit, die „Industrie 4.0“ eröffnet, heißt in der Fachsprache „Losgröße Eins“: Die völlige Vernetzung bis auf die Fertigungsebene macht die individuelle Produktion von Einzelstücken exakt nach Kundenwunsch technisch realisierbar – und bleibt dabei sogar wirtschaftlich profitabel. Je nach Produkt und Branche mag diese Anwendung mehr oder auch weniger sinnvoll sein. Doch hinter dem Konzept steht ein fundamentaler Wandel: So werden zum Beispiel Kunden und Geschäftspartner stärker als je zuvor in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse einbezogen, Produktionsverfahren werden agiler.

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Potentiale von Industrie 4.0 im Einzelfall erkennen und umsetzen

Die Digitalisierung bisher analoger Prozesse, die Nutzung von Cloud-Anwendungen, die Gewinnung neuer Informationen aus intelligenten Analysen längst vorliegender Daten, die Vernetzung bislang isolierter Maschinen – solche Maßnahmen sind es, die zu eindeutigen Verbesserungen führen und damit die Versprechen von „Industrie 4.0“ einlösen.

Erfreulicherweise ist das Sortiment an Lösungen und Technologien, die in diesem Zusammenhang zum Einsatz kommen, sehr umfangreich. Daher lässt sich daraus für Unternehmen jeder Größe aus so gut wie allen Branchen sehr konkretes Optimierungs- und Innovationspotenzial identifizieren und umsetzen. Sie als Unternehmer stehen diesen Veränderungen nicht allein gegenüber. Es gibt eine Vielzahl von Beratungsangeboten und Förderprogrammen, sowohl bundesweit wie auch in den einzelnen Bundesländern.

Um solch anspruchsvolle Lösungen umzusetzen, sind hochmoderne und leistungsfähige Netze die Grundvoraussetzung. Sie stellen eine sichere und zuverlässige Vernetzung von Geräten und Komponenten sicher. Mehr Infos zu unserem Giga-Netz auf vodafone.de/ready.

Weitere aktuelle Infos liefert auch unser „Digitale Vorreiter”-Podcast zum Thema Industrie 4.0: Dr. Holger Schmidt nennt sich selbst der „Netzökonom” und beschäftigt sich mit dem Einfluss der Digitalisierung auf Unternehmen, speziell der Plattformökonomie und der industriellen Arbeitswelt der Zukunft. In der aktuellen Folge #71 spricht er mit Christoph Burseg über Vor- und Nachteile plattformbasierter Lösungen und Kriterien für deren Anwendung:

YouTube / VDI Zentrum Ressourceneffizienz

 

Sicherheit ist in der Industrie von morgen von zentraler Bedeutung

Experten schätzen, dass innerhalb des nächsten Jahrzehnts 50 bis 100 Milliarden Endgeräte mit dem Internet verknüpft sein werden. Angetrieben wird diese Entwicklung durch das Internet der Dinge und die M2M-Kommunikation. Im Zuge der Vernetzungswelle werden Massen an Daten zwischen Milliarden von Geräten transportiert. Ein gigantischer virtueller Datenraum entsteht dabei, der auch Begehrlichkeiten unmoralischer und krimineller Art wecken wird. Das Bewusstsein für die Gefahrenlage ist vorhanden: Über 30 Prozent der damals für das Vodafone „M2M Barometer“ befragten Unternehmen gaben an, Sicherheit und Datenschutz seien für sie die größte Herausforderung beim Internet der Dinge.

 

Offene Fragen müssen geklärt werden

Kein Wunder, viele Fragen im Zusammenhang mit dem Thema sind bis dato noch nicht befriedigend geklärt: Mit welchen technischen Mitteln lässt sich maximale Sicherheit gewährleisten, ohne den Elan der Entwicklung abzubremsen? Welche wettbewerbsrechtlichen Aspekte gelten in dem entstehenden virtuellen Raum? Wie greift der Datenschutz?

Dabei scheint der Siegeszug von Cloud-Integration in industrielle Fertigungsprozessen unaufhaltsam. Die allermeisten Unternehmen machen laut der Studie Cloud-Monitor 2020 von Bitkom positive Erfahrungen mit dem Einsatz einer Public-Cloud. 78 Prozent der befragten Unternehmen unterstreichen, dass der mobile Zugriff auf IT-Ressourcen erleichtert wird. 50 Prozent der Public-Cloud-Anwender beobachtet laut der Studie eine Zunahme der Datensicherheit; und 24 Prozent der Unternehmen konnten ihre IT-Kosten insgesamt über die Public-Cloud senken.

23 Prozent der befragten Unternehmen setzen auf Lösungen für das Internet der Dinge oder Industrie 4.0 aus der Public-Cloud. Weitere 30 Prozent planen einen solchen Einsatz. Data-Lake-Anwendungen sind bei jedem siebten Public-Cloud-Nutzer (17 Prozent) in Betrieb, 8 Prozent geben dies für den Bereich Spracherkennung an.

 

Integrierte Ansätze in der Entwicklung notwendig

Der besondere Charme von Industrie 4.0 liegt im Informationsgewinn durch  intelligente Analyse der neuen Datenströme. Unternehmen hoffen, in ihren Daten neue Wettbewerbsvorteile zu entdecken. Doch können sie auch Erkenntnisse zutage fördern, die möglicherweise die Rechte anderer verletzen. Wie geht man mit diesen Erkenntnissen um?

Die oben gestellten Fragen lassen sich nicht losgelöst voneinander beantworten. Themen wie Verfügbarkeit, Vertraulichkeit und Integrität von Informationen liegen so dicht nebeneinander, dass man sie von Anfang an und im Zusammenhang berücksichtigen muss.

Diese gesamtheitliche Sicht ist im „Security by Design“ verwirklicht, einem der wichtigsten Ansätze bei Industrie 4.0-Entwicklungen. Daneben haben sich hier Technologien wie Whitelisting oder Trusted Computing etabliert. Bei ersterem wird eine Liste vertrauenswürdiger Befehle erstellt, davon abweichende Eingaben akzeptiert das System nicht. Bei letzteren werden sämtliche sicherheitsrelevanten Regeln durch einen eigenständigen Sicherheitschip festgelegt und überwacht.

Hand in Hand mit der technischen Sicherung gibt es aber viel institutionelle Arbeit zu leisten: Standards für IT-Sicherheits- und Datenschutzstrategien müssen entwickelt werden, auf die Firmen vertrauen können und die dazu beitragen, ihre Industrie 4.0-Investitionen zu schützen. Diese Standards dürfen dabei nicht bei den Ländergrenzen ihre Wirksamkeit verlieren, sondern müssen international abgestimmt sein. Das ist insbesondere beim Umgang mit sensiblen und personenbezogenen Daten wichtig.

Dieser Prozess wird Zeit kosten und scheint dem allgegenwärtigen Ruf nach mehr Geschwindigkeit, Flexibilität und Interoperabilität zuwider zu laufen. Jedoch müssen Datensicherheit und Datenschutz vor Implementierungsgeschwindigkeit gehen – für die Industrie 4.0 ist das erfolgsentscheidend.

 

Was bewegt Sie in Sachen Industrie 4.0 und Digitalisierung am meisten? Hinterlassen Sie uns gern einen Kommentar, wir freuen uns auf den Austausch mit Ihnen.

 


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