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Was ist Industrie 4.0?
Industrie 4.0 – oder die vierte industrielle Revolution – ist im Wirtschafts- und Industriesektor derzeit in aller Munde. Im Zentrum der Initiative steht die Digitalisierung, die Vernetzung von Mensch, Maschine und Produktion. Industrie 4.0 beschreibt den vierten großen Umbruch der Industriegeschichte – ein tiefgreifender Wandel der industriellen Produktion, der durch die Digitalisierung und Automatisierung erreicht wird.
Blicken wir zunächst einmal zurück: In den 1970er-Jahren hielt die Informationstechnologie erstmals Einzug in die Arbeitswelt. Computergestützte Prozesse und der Einsatz von PCs und Office-IT stellten damals eine Revolution für die Industrie dar. Heutzutage steht nicht mehr der Computer im Zentrum, sondern das World Wide Web. Die Möglichkeit, sich – sogar weltweit – zu vernetzen, eröffnet der Produktion ganz neue Türen: Sowohl die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine als auch zwischen den Maschinen untereinander wird möglich.
Die Industrie 4.0 klingt zunächst sehr vielversprechend für Unternehmen – die Umsetzung gestaltet sich in der Praxis jedoch nicht selten als Herausforderung. Je mehr Prozesse in der Wirtschaft und Industrie digitalisiert werden, desto größer wird die Zahl der Schnittstellen zwischen den Akteuren. Der stetige technologische Fortschritt sorgt hier dafür, dass die Bedürfnisse der Akteure immer besser erfüllt und diesbezügliche Schwierigkeiten kontinuierlich aus der Welt geschafft werden.
Unternehmen haben mittlerweile eine Vielzahl an Möglichkeiten, die intelligente Vernetzung für ihre Produktionsprozesse zu nutzen:
Die Produktion eines Produktes erfordert die Zusammenarbeit vieler Unternehmen, die nacheinander an verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses beteiligt sind. Durch die digitale Vernetzung kann die Abstimmung zwischen diesen Phasen verbessert und damit auch die Maschinenauslastung optimiert werden.
Die flexible Produktion bringt für eine Vielzahl an Unternehmen eine Reihe an Vorteilen mit sich. So können durch die neuen technologischen Möglichkeiten Kundenbedürfnisse deutlich schneller erkannt und im Produktionsprozess abgebildet werden.
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Zukünftige Produktionsstraßen in der Industrie bestehen aus einer Vielzahl an modularen Einheiten, die schnell und unkompliziert für spezifische Aufgaben miteinander kombiniert werden können. Durch diese modulare Bauweise können die Wirtschaftlichkeit und die Produktivität deutlich gesteigert werden, wodurch Produkte auch in kleinen Stückzahlen zu erschwinglichen Preisen produziert werden können.
Übrigens: Unternehmen können die Effizienz der Prozesse im Betriebsalltag noch besser steigern, indem sie sich eine auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnittene App entwickeln lassen. Mit dieser können die Arbeitsprozesse enorm vereinfacht und beschleunigt werden.
Durch die zunehmende Digitalisierung und die neuen Kommunikationswege findet eine Annäherung zwischen Produzenten und Konsumenten statt. Kunden haben so die Möglichkeit, Produkte nach individuellen Vorstellungen mitzugestalten – ein Beispiel hierfür sind Schuhe, bei denen Elemente selbst entworfen und auf die individuellen Maße des Kunden angepasst werden können.
Ein weiteres Beispiel für kundenorientierte Lösungen sind die sogenannten “smarten” Produkte, die dem Produzenten während der Nutzung kontinuierlich Daten liefern. Mithilfe dieser Daten können Produzenten ihre Produkte optimieren und noch besser auf die Bedürfnisse der Kunden anpassen.
Die intelligente Vernetzung ermöglicht einen maximal effizienten Warenfluss im Produktionsprozess. Dank der smarten Algorithmen sind Maschinen selbst in der Lage, zu erkennen, wann sie Bedarf an neuen Materialien haben. Zudem können so optimale Lieferwege berechnet werden, welche die Logistikprozesse effizienter und ressourcenschonender machen.
Durch die Zusammenführung und Analyse von Produktions- und Zustandsdaten können wertvolle Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie die Produktion von Produkten optimiert werden kann. Die Datenanalyse ermöglicht dadurch auch eine Entwicklung völlig neuer Geschäftsmodelle und Kundenservices. Unter anderem können Hersteller von Transportmitteln ihren Kunden Produkte anbieten, die über Sensoren verfügen, welche kontinuierlich Zustandsdaten übermitteln. So können Abnutzungserscheinungen frühzeitig erkannt werden, bevor es zu einem Defekt kommt.
Eine ressourcenschonende Produktion beinhaltet die datengestützte Betrachtung von Produkten über den gesamten Produktions- und Nutzungszyklus hinweg. Bereits bei der Planung und Konzeption wird beachtet, welche Materialien wie wiederverwendet werden.
Was hat es mit dem Begriff der vierten industriellen Revolution nun genau auf sich? Mittlerweile ist das Schlagwort Industrie 4.0 zu einem Marketingbegriff geworden, der in der Wirtschaft und Wissenschaft standardmäßig verwendet wird. Der Begriff bezieht sich auf die großen geschichtlichen Umbrüche in der Industrie, wobei Industrie 4.0 als der vierte technologische Meilenstein gilt. Vorangehende technologische Durchbrüche waren:
Im Zentrum der vierten Revolution, der Industrie 4.0, steht die Digitalisierung – und mit ihr einhergehend eine technologie- und branchenübergreifende Integration von Industrieprozessen, die verschiedenste Systeme miteinander vernetzt und die Kommunikation zwischen ihnen ermöglicht. Dienstleistungen, Produktion, Logistik und die Ressourcenplanung sind nur einige dieser Bereiche, die durch die Digitalisierung eine Vielzahl an Schnittstellen aufweisen.
Neben der Vernetzung stellt auch die Möglichkeit zur Selbststeuerung ein Kernelement der Industrie 4.o dar. Hochentwickelte, vernetzte Systeme können untereinander Informationen austauschen und intelligent miteinander agieren. Das steht im Gegensatz zur bisher vorherrschenden Zentralsteuerung von Maschinen, bei welcher Informationen und Daten in separaten IT-Systemen gespeichert und anschließend von Hand ausgewertet wurden. Um eine effizientere Produktion zu ermöglichen, waren manuelle Anpassungen durch Menschen notwendig.
Die Industrie 4.0 wird diesen Ablauf von Grund auf verändern. Durch die Digitalisierung werden sowohl die Maschinen als auch die hergestellten Waren mit Sensoren ausgestattet, welche ständig kommunizieren und die Abläufe optimieren. Diese Kommunikation findet nicht nur zwischen den Maschinen statt, sondern auch in der Schnittstelle mit anderen Komponenten des Produktionsprozesses wie der Entwicklung, der Produktion, dem Vertrieb und sogar den Kunden.
Industrie 4.0 schafft komplett neue Bedingungen und Chancen für den Industriesektor. Die Maschinen steuern sich intelligent und selbstständig und besitzen Informationen über die Anzahl der Bauteile im Lager. Neigt sich der Lagerbestand dem Ende zu, wird automatisch eine Nachbestellung zum Lieferanten geschickt. So wird die Produktion maximal effizient – sowohl in Hinblick auf die Zeit als auch die Ressourcen.
Wieder andere Maschinen können ihre Abläufe in der Produktion selbstständig planen: Entscheidet sich der Käufer eines Autos für ein zusätzliches Dachfenster, plant die Maschine automatisch einen anderen Produktionsablauf für das Produkt. Die zentrale Steuerung wird somit durch eine autonome Selbstoptimierung abgelöst – Stichwort Smart Factory. Maschinen sind damit nicht länger nur Automaten, die einen stupiden Arbeitsauftrag ausführen, sondern entscheiden eigenständig, welche Bauteile welchen Weg durch die Produktion nehmen. Dies führt nicht nur zu schlankeren Logistikprozessen innerhalb eines Betriebs, sondern entlang der gesamten Lieferkette.
Warum sind die Digitalisierung und Automatisierung in diesem Maße notwendig? Die Antwort ist eindeutig: Kunden verlangen immer schnellere Lieferprozesse, günstigere Preise und mehr individuelle Produkte mit speziellen Anforderungen. Ein passendes Beispiel sind die Konfiguratoren in der Automobilbranche. Konsumenten können sich ein Fahrzeug ganz nach ihren individuellen Vorstellungen zusammenstellen und dabei komplett frei über die Ausstattung entscheiden.
Ein solch individuelles Produkt erfordert einen intelligenten Produktionsprozess. Die Maschinen entscheiden bei jedem Bauteil, wie es bearbeitet wird. Damit rückt der Konsument verstärkt in den Fokus der Produktion – Kundenzentriertheit gilt somit als wichtiges Kernelement der Industrie 4.0.
Industrie 4.0 bietet Unternehmen also die Möglichkeit, ihre Kunden und deren Bedürfnisse besser kennenzulernen und die Technologien so einzusetzen, dass Konsumentenwünsche noch besser verstanden und erfüllt werden können. Der Betrieb der Zukunft reagiert schnell, produziert flexibel nach Bedarf und kann so die Effizienz maximal steigern. Was die Maschinenintelligenz schafft, ist nicht mit der realen Arbeit eines Menschen vergleichbar – kein Mitarbeiter könnte gleichzeitig so viele Informationen analysieren und die Planung so schnell an den realen Bedarf anpassen.
Die Chancen und Entwicklungen der vierten industriellen Revolution sind nicht ausschließlich auf die Produktion beschränkt. Gleichzeitig führen diese Neuerungen auch zu veränderten Betriebsprozessen in unterschiedlichen Bereichen. Ob im Marketing, in der Verwaltung oder im Vertrieb, die Auswirkungen der neuen Arbeitsweise werden überall im Unternehmen zu spüren sein.
Die Industrie 4.0 bringt eine Veränderung der gesamten Arbeitswelt mit sich. Auf der einen Seite werden durch die zunehmende Automatisierung Arbeitsplätze wegfallen – andererseits steigt aber auch der Bedarf an hochqualifizierten Mitarbeitern. Die Digitalisierung nimmt somit nicht nur Jobs, sondern schafft eben solche auch.
Ein weiterer Vorteil: Die Mitarbeiter haben dabei durch die neuen Arbeitsprozesse verstärkt Zeit, sich um wesentliche Aufgaben zu kümmern. Routineaufgaben werden von den Maschinen übernommen, der Mitarbeiter kann sich zwischenzeitlich mit kreativer Entwicklungsarbeit, zwischenmenschlichen Kontakten und dem Planen der Prozesse auseinandersetzen. Neue Trend-Bewegungen auf dem Arbeitsmarkt, etwa New Work, setzen sich mit der Gestaltung dieser neuen Arbeitswelten auseinander und suchen nach konkreten Lösungen, wie der Arbeitsalltag dabei maximal effizient gestaltet werden kann.
Die Digitalisierung betrifft jeden Betrieb – wenn auch unterschiedlich stark. Manche Unternehmen können bereits heute nicht mehr auf digitalisierte Prozesse verzichten, während andere Gewerbe derart komplizierte Arbeitsschritte besitzen, welche Maschinen noch lange nicht ersetzen können.
Langfristig wird sich aber jedes Unternehmen früher oder später mit der Digitalisierung auseinandersetzen müssen, denn nur wer in diesem Gebiet mit den neuesten Trends geht, wird sich langfristig gegen die Konkurrenz durchsetzen können. Es gilt: Wer die Digitalisierung sinnvoll für sich nutzt, wird die Effizienz und Produktivität des eigenen Betriebs langfristig steigern können.
Nicht immer müssen Digitalisierung und Automatisierung dabei schwerwiegende Veränderungen bedeuten. Bei der Arbeit auf einer Baustelle sind beispielsweise nicht unbedingt direkt die neuesten Maschinenroboter nötig – ein digitales System zur Abstimmung von Kundenterminen und dem Überblick über die Materialbestellung ist jedoch durchaus sinnvoll.
Für andere Unternehmen eignet sich wiederum der Einsatz eines Fernwirksystems, welches digital gesteuert werden kann. Viele Betriebe profitieren zudem von der Chance, durch datenbasierte Analysen ihre Ausfallraten zu senken und notwendige Wartungsarbeiten intelligent vorherzusagen.
Egal, auf welche Art und Weise ein Unternehmen die Prozesse der Industrie 4.0 für sich nutzt, im Zentrum stehen dabei stets die übergeordneten Ziele:
Die Digitalisierung der Maschinen eröffnet Unternehmen ganz neue Möglichkeiten – das gilt vor allem in Hinblick auf modernste Technologien, beispielsweise dem 3D-Druck. Der 3D-Druck steht erst am Anfang seiner Entwicklung und liefert dennoch bereits beeindruckende Ergebnisse. Beispiele sind hier 3D-Teile, die erfolgreich in Flugzeugen und Autos eingesetzt werden. Gerade für individuelle Anforderungen und Wünsche stellt der 3D-Druck eine aussichtsreiche Alternative zur Massenproduktion dar. Die Möglichkeiten zur Individualisierung sind hierbei so vielfältig, dass die 3D-Technologie auch als das Endziel der individuellen Produktion betrachtet werden kann.
Für die Realisierung von Industrie 4.0 kommen eine Reihe weiterer Technologien zum Einsatz. Dazu gehören unter anderem:
Ähnliche Umbrüche wie die Industrie 4.0 sind zeitgleich in vielen Ländern weltweit entstanden, auch wenn die konkreten Inhalte der Initiativen dabei nicht immer vollständig übereinstimmen.
In den USA bildete sich beispielsweise die Initiative “Industrial Internet Consortium” (IIC) heraus. IIC wurde im Jahr 2014 von einigen Unternehmen – unter anderem Intel und IBM – gegründet und stellt eine Non-Profit-Organisation dar, die sich mit der Förderung neuester Technologien beschäftigt. Der Ansatz bezieht sich dabei nicht ausschließlich auf die Industrie, sondern auch auf viele weitere Geschäftsfelder und Komponenten der Wertschöpfungskette.
In Japan entstand eine ähnliche Initiative, die den Namen “Industrial Value-Chain Initiative” (IVI) trägt und gemeinsam von mehreren Großunternehmen gegründet wurde. Die erarbeiteten Maßnahmen sollen dabei hauptsächlich die Entwicklung weg vom Niedriglohnland hin zur weltweit führenden Industrienation fördern.
Auch in Europa gibt es eine Reihe an Ländern, die zur Industrie 4.0 vergleichbare Projekte ins Leben gerufen haben. So wurde in Frankreich die Initiative “Industrie du futur” gegründet.
Die Industrie 4.0 bringt neben einer Vielzahl von Chancen auch einige Herausforderungen für Unternehmen verschiedener Branchen mit sich. Besonders risikoreich ist die digitale Neugestaltung der Industrieprozesse für mittelständische Unternehmen. Hier fehlt es häufig an Budget für die neuesten Technologien und Systeme – die Profitabilität dieser Investitionen kann nur selten im Vorhinein abgeschätzt werden. Zögert ein Betrieb zu lange, besteht jedoch die Gefahr, von der Konkurrenz abgehängt zu werden.
Der Wandel hin zur Industrie 4.0 birgt ebenfalls im Bereich des Datenschutzes einige Risiken. Hier sind große Investitionen in neue IT-Systeme notwendig, gleichzeitig müssen Mitarbeiter entsprechend geschult werden. Da bereits aktuell ein starker Fachkräftemangel besteht, ist der Einsatz von externen IT-Spezialisten zu empfehlen.
Eine ernst zu nehmende Schwierigkeit der Industrie 4.0 stellt die veränderte Arbeitswelt dar. Wie bereits erwähnt, schafft die zunehmende Digitalisierung nicht nur Arbeitsplätze, sondern nimmt diese auch: Vor allem Mitarbeiter, die sich mit Routinearbeiten beschäftigt haben, müssen umgeschult werden. Der Wandel hin zum digitalisierten Betrieb erfordert dementsprechend ein hervorragendes Change Management, um betroffenen Mitarbeitern neue Perspektiven zu bieten.
Industrie 4.0 steht für eine Initiative, bei welcher die intelligente Vernetzung von Mensch und Maschine im industriellen Sektor im Zentrum steht. Mithilfe modernster Kommunikations- und Informationstechnologien werden Produktionsabläufe maximal effizient und flexibel gestaltet, sodass sich eine Reihe an Vorteilen sowohl für Unternehmen als auch für Kunden ergeben.
Konkrete Beispiele für Industrie 4.0 aus der Praxis sind automatisierte Transportmittel, die intelligente Überwachung des Zustandes von Maschinen sowie neueste 3D-Druck-Technologien für die individuelle Anfertigung von Einzelprodukten.
Die mit der Industrie 4.0 einhergehende Digitalisierung wird nicht nur im Industriesektor selbst, sondern früher oder später in jedem Unternehmen Einzug halten. Egal, ob im Maschinenbau, im Transportwesen oder im Bausektor, die neuesten Technologien bringen für jede Branche eine Reihe an Chancen mit sich.
Von den Steuerungs- und Vernetzungsmöglichkeiten der Digitalisierung kann der gesamte Produktionsprozess, aber auch weitere Komponenten der Wertschöpfungskette enorm profitieren. In der Folge laufen Produktionen deutlich effizienter, flexibler und individueller ab.
Vernetzung und Selbststeuerung – das sind die wesentlichen Begriffe, die für die Industrie 4.0 stehen. Maschinen kommunizieren untereinander und auch mit den Menschen auf eine gänzlich neue Art und schaffen damit eine Reihe neuer Möglichkeiten, welche die Produktivität und Flexibilität der Unternehmen enorm steigern können.
Die Veränderungen, die mit der Industrie 4.0 einhergehen, bedeuten für den gesamten industriellen Sektor einen großen Einschnitt. Speziell für Kunden und Konsumenten bringt dieser Wandel jedoch erheblichen Nutzen mit sich: Kundenbedürfnisse können in Echtzeit berücksichtigt werden, Produktionsabläufe werden deutlich kürzer und auch die gesamte Logistik profitiert von der gesteigerten Effizienz.
Neben all den Chancen bringt die Industrie 4.0 jedoch auch einige Herausforderungen mit sich. Besonders in Hinblick auf die veränderte Arbeitswelt und die neuen Anforderungen an den Datenschutz stellt die Digitalisierung Unternehmen vor ernst zu nehmende Hindernisse. Vor allem für mittelständische Unternehmen ist die digitale Transformation mit großen Risiken verbunden: Häufig sind die Investitionskosten in neue Technologien zu hoch, um mit der Konkurrenz mithalten zu können.
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