Industrie 4.0

Mehr Flexibilität, Produktindividualisierung neben bestehender Massenproduktion, steigende Effizienz und Nachhaltigkeit- all dies wird durch die Verbindung bestehender physischer Produktionslandschaften mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien in der Smart Factory möglich. Mit der Erweiterung klassischer Automatisierungstechnik mit neuen digitalen Funktionen werden Werkstücke und Maschinen intelligent, sie vernetzen sich und können miteinander agieren. Sensoren erfassen nicht mehr nur Daten, sondern verarbeiten diese auch. Eine neue Organisation und Steuerung in der gesamten Wertschöpfungskette eines Produktes und damit verbundenen Dienstleistungen geht oftmals damit einher.

Mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 der Bundesregierung hat sich in Deutschland hierfür der Begriff „Industrie 4.0“ im Sinne einer vierten Revolution etabliert. Kritiker sprechen mehr von einer Evolution, da es sich um einen allmählichen, und nicht radikalen Wandel in der Produktionstechnik handelt. Bestehende Konzepte und Basistechnologien werden angepasst, harte Grenzen zwischen dem heutigen Stand der Technik und "Industrie 4.0“ wird es laut den Kritikern kaum geben.


Vernetzung im Mittelpunkt


Der Branchenverband Bitkom und das Fraunhofer IAO fassen die entscheidenden Kennzeichen für Industrie 4.0 folgendermaßen zusammen: „Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 steht die echtzeitfähige, intelligente, horizontale und vertikale Vernetzung von Menschen, Maschinen, Objekten und IKT-Systemen zum dynamischen Management von komplexen Systemen.“ (Quelle: Bitkom)

Vertikale Vernetzung
Die Vernetzung erfolgt in allen Bereichen und Abteilungen eines Unternehmens, von der Verwaltung, über die Planung der Produktion, bis hin zum Vertrieb und Logistik. Oftmals geht hiermit ein Aufbruch bestehender Betriebsstrukturen einher.

Horizontale Vernetzung
Die Vernetzung findet zudem auf allen Ebenen entlang der Wertschöpfungs- und Lieferkette statt. Die Zusammenarbeit und Koordination der verschiedenen beteiligten Unternehmen wird flexibler und transparenter.

Intelligente Vernetzung
Werkstücke, Objekte und Maschinen werden intelligent. Sie agieren selbstständig und autonom, sie kommunizieren untereinander und mit den Menschen. In der intelligenten Fabrik kommt es zu einer dezentralen Steuerung. So können Objekte die für ihre Bearbeitung notwendigen Informationen mit sich tragen und am jeweiligen Produktionsschritt weitergeben, wie sie zu bearbeiten sind.

Echtzeitfähige Vernetzung

Eine hohe Flexibilität der Produktionsprozesse erfordert eine echtzeitfähige Datenverarbeitung. Die Zunahme und ortunabhängige Verfügbarkeit von Daten bietet großes Potential diese für die Anpassung von Produkten und Prozessen zu nutzen. Hier besteht die Herausforderung darin, nur solche Daten aus der riesigen Datenmenge zu extrahieren, die für die Verbesserung von Services und Geschäftsmodellen interessant sind.

Embedded Systems und Cyber-Physical-Systems
Embedded Systems (Eingebettete Systeme) sind Computersysteme in Geräten, Maschinen und Anlagen, die festdefinierte Aufgaben übernehmen. Mit Hilfe von Sensoren erfassen und speichern sie Daten in Echtzeit und beeinflussen über Aktoren die physische Welt. Sind diese Systeme über Schnittstellen mit anderen Systemen vernetzt, können die Komponenten miteinander sowie mit der weiteren physischen und digitalen Welt interagieren. Für das Verschmelzen der physischen/realen Welt (klassische Produktionsanlagen) und virtuellen Welt/sog. Cyberspace (digitale Informationsflüsse) hat sich der Begriff Cyber-Physical-Systems (CPS) etabliert. Die Übertragung der Erkenntnisse aus der virtuellen Welt in die reale Welt und umgekehrt ist hierbei ein unerlässlicher Schritt. Da Objekte und Maschinen meist über das Internet verbunden sind, haben sich die Begriffe „Internet of Things“ (IoT- Internet der Dinge) bzw. „Internet of Services“ (IoS- Internet der Dienste) etabliert.

IT Security

Mit der steigenden Komplexität der Systeme sowie der Vernetzung und Erreichbarkeit von Anlagen über das Internet steigen die Anforderungen an die IT Security. Bei der Umsetzung von Maßnahmen der IT-Security steht die Betriebssicherheit im Vordergrund. IT-Systeme werden vor Angriffen geschützt, um die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Daten zu gewährleisten können. Maßnahmen im Rahmen Security sollten jedoch nicht nur auf den Schutz der IT-Systeme, sondern auch auf Unternehmensprozesse und die Sensibilisierung der Mitarbeiter ausgerichtet werden.

Standardisierung und Normung

Die Vernetzung komplexer Systeme, insbesondere zwischen verschiedenen Unternehmen der Wertschöpfungskette, bedarf einer Interoperabilität der Systemelemente und dementsprechend gemeinsamer Schnittstellen. Hierfür ist die Schaffung von Normen und Standards notwendig. Unter dem DIN/DKE-Steuerkreis Normung Industrie 4.0 hat ein Arbeitskreis eine Normung-Roadmap ausgearbeitet. Sie richtet sich an Akteure der Automatisierungstechnik, Informations- und Kommunikationstechnik sowie Produktionstechnik und gibt einen Überblick über Normen und Standards im Bereich Industrie 4.0 (Link).

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