Welche Herausforderungen stellt die Industrie 4.0 an die Produktion?

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Wir erleben gerade die vierte industrielle Revolution, die auf eine Ära zusteuert, die bereits als Industrie 4.0 (oder I4.0) bekannt geworden ist.

Zu den Vorteilen von I4.0 für die Industrie und letztlich für die Verbraucher selbst gehören: niedrigere Kosten, kürzere Produktionszeiten, höhere Ressourceneffizienz, bessere Qualitätskontrolle und bessere Rückverfolgbarkeit von Produkten und Komponenten.

Grundlegende Prinzipien von Industrie 4.0

Die beiden Schlüsseltechnologien, mit denen I4.0 diese Vorteile bieten kann, sind das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und cyber-physische Systeme.

Industrie 4.0 basiert auf mehreren konvergierenden Prinzipien:

  • Information: Verwendung von Informationssystemen, die auf einem „virtuellen Modell“ der physischen Welt basieren, um in Echtzeit mit einer Reihe von Daten zu arbeiten, einschließlich Sensordaten, die Teil von cyber-physischen Systemen sein können.
  • Interoperabilität: Ermöglicht die Verbindung und Kommunikation von Maschinen, Geräten, Sensoren, Organisationen und Menschen nach gemeinsamen Standards und über IIoT-Protokolle.
  • Integration: Unterstützung der Entscheidungsfindung durch die Sammlung von Daten aus verschiedenen Quellen und deren Darstellung in einem verständlichen Format für die Entscheidungsfindung des Managements.
  • Automatisierung: Die Automatisierung der dritten industriellen Revolution vorantreiben, indem der Einsatz von Menschen für unangenehme, sich wiederholende und potenziell riskante Aufgaben reduziert wird.
  • Autonomie: Der Ausschluss des Menschen von der Entscheidungsfindung und von technologischen Prozessen durch die Nutzung der Fähigkeiten von cyber-physischen Systemen, um autonome Entscheidungen als Reaktion auf Ereignisse in realen Produktionsumgebungen zu treffen.

Definition: Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und cyber-physische Systeme

Industrielles Internet der Dinge

Ermöglicht den Einsatz mehrerer Geräte (egal ob es sich um einen einzelnen Sensor oder um komplexe Geräte wie Werkzeugmaschinen handelt) zum Datenaustausch über das Internet oder über Ethernet-Kommunikation.

Cyber-physische Systeme

Sie stellen eine Integration von Datenverarbeitung, Netzwerkbetrieb und physischen Prozessen dar. Mit anderen Worten, es ist die Konvergenz von Geschäftssystemen mit physischen Anlagen- und Maschinensteuerungssystemen. Es geht auch darum, die tatsächliche Leistung im Vergleich zu einem ‚idealen Modell‘ oder einer Benchmark zu messen, aber mit Blick auf eine Reihe neuer Initiativen. Die Sicherstellung einer angemessenen Leistung ist außerdem eine der wichtigsten Anforderungen für die ersten, die sich auf I4.0 einstellen.

Herausforderungen

Zu den Herausforderungen, die die Industrie 4.0 für die Fertigungsindustrie mit sich bringt, gehören Investitionen, Qualifikationen, Technologie und Sicherheit.

Eine Produktionsstätte bedeutet oft eine langfristige Investition. Das Ersetzen von Produktionsanlagen durch neue ist weder einfach noch billig. Hersteller, die ihre Fabriken und Maschinen über einen wirtschaftlich und technisch vertretbaren Zeitraum in Betrieb halten wollen, müssen die Rentabilität ihrer Investitionen maximieren – in manchen Fällen kann dies bis zu 20 Jahre dauern.

Die Umsetzung des Industrie 4.0-Konzepts in einer neuen Anlage bedeutet verhältnismäßig geringe Kosten und kann sich schnell amortisieren. Im Gegensatz dazu kann es bei einer bestehenden Anlage eine enorme Investition bedeuten, die eine sorgfältige Analyse erfordert, um die Rentabilität über die verbleibende Lebensdauer der Anlage zu bestätigen. Die Herausforderungen, vor denen ein Produktionsbetrieb steht, der das Konzept Industrie 4.0 umsetzen will, sollten nicht unterschätzt werden.

Vieles hängt vom Grad der Automatisierung und der vor Ort verfügbaren Netzwerkinfrastruktur ab. Industrie 4.0 und Smart Manufacturing hängen vollständig vom Datenaustausch zwischen Anlagen- und Unternehmenssystemen im Zusammenhang mit Produktionsanalysen, vorausschauender Wartung usw. ab. Viele Industrieanlagen gibt es schon seit langem, und in der Vergangenheit wurde den Anforderungen an die Automatisierung und Datenerfassung nicht allzu viel Aufmerksamkeit geschenkt.

Anwendungen

Die Technologie, die Industrie 4.0 Wirklichkeit werden lassen kann, existiert bereits. Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Entwicklung der Zukunftstechnologie garantieren, dass I4.0 in den kommenden Jahren in der Fertigungsindustrie Einzug halten wird.

Die Vorteile einer Industrie 4.0-Strategie, die eine intelligente Fertigung verwirklicht, liegen auf der Hand: höhere Produktivität, verbesserte Flexibilität, geringere Ausfallzeiten, kürzere Markteinführungszeiten, höhere Wettbewerbsfähigkeit und höhere Rentabilität.
Der Weg zur Digitalisierung, um die oben genannten Ziele zu erreichen, kann herausfordernd sein, aber ein strukturierter Ansatz und Return on Investment sind in jeder Phase des Projekts möglich. Die Verwirklichung einer intelligenten Fertigung ist heute möglich und rechtfertigt weitere technologische Fortschritte in der Zukunft. Die Möglichkeiten, die sich bieten, werden die Art und Weise, wie produziert wird, sicherlich verändern.

So wie es noch vor zehn Jahren unvorstellbar schien, über das Internet fernzusehen, wird auch die Produktion von Diensten abhängig werden, die man sich noch nicht vorstellen kann.

Die nächsten zehn Jahre werden äußerst interessant sein. Es wird eine aufregende Zeit für alle, die mit Technologie und Produktion zu tun haben.

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Tobias Friedrichhttps://www.knip.de
Tobias Friedrich, Jahrgang 1987, lebt mit seiner kleinen Familie in Berlin. Als freier Journalist schrieb er bereits u.a. für die Berliner Zeitung und die Berliner Morgenpost. Heute widmet er sich mit Hingabe seinen eigenen Blogs.

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