Was bedeutet Industrie 4.0?

Die Geschichte der industriellen Revolutionen

Die industrielle Entwicklung lässt sich in vier bedeutende Revolutionen unterteilen, die die Fertigung und Produktion grundlegend verändert haben:

1. Erste industrielle Revolution (Ende 18. Jahrhundert):

   • Einführung der Mechanisierung durch Wasser- und Dampfkraft.

   • Die Erfindung der Dampfmaschine durch James Watt revolutionierte die Produktion und das Transportwesen durch die Eisenbahn.

2. Zweite industrielle Revolution (Ende 19. Jahrhundert):

   • Elektrifizierung und die Einführung von Fließbandproduktion.

   • Wichtige technologische Durchbrüche wie das Telefon, die Glühbirne und der Verbrennungsmotor brachten massive Effizienzsteigerungen in der Produktion.

3. Dritte industrielle Revolution (Mitte 20. Jahrhundert):

   • Automatisierung durch den Einsatz von Computern und Informationstechnologien.

   • Die Einführung des Internets und Halbleitertechnologien legten den Grundstein für die globale Vernetzung und die moderne Fertigung.

4. Vierte industrielle Revolution – Plattform Industrie 4.0 (21. Jahrhundert):

   • Digitalisierung und Vernetzung aller Produktionsprozesse.

   • Technologien wie IoT, Künstliche Intelligenz (KI), Big Data und Cloud Computing ermöglichen die Entstehung von Smart Factories und die Integration von Cyber-Physical Systems (CPS), die eine hochgradig flexible und effiziente Produktionsanlage in Echtzeit ermöglichen.

Industrie 4.0 stellt den aktuellen Höhepunkt dieser Evolution dar und bringt Unternehmen sowohl neue Herausforderungen als auch immense Chancen, insbesondere durch die Vernetzung und Automatisierung der Produktion.

Warum sollten sich produzierende Unternehmen unbedingt mit Industrie 4.0 beschäftigen?

Industrie 4.0 und die Digitalisierung der Produktion werden in den kommenden Jahren auf Industrieunternehmen tiefgreifende Auswirkungen haben. Die Kennzeichen der künftigen Form der Industrieproduktion sind die starke Individualisierung der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten Produktion („mass customization“).

Um der Anforderung einer stark steigenden Produktvielfalt bei gleichzeitig deutlich sinkendem Volumen pro Variante gerecht zu werden, muss eine zukunftweisende moderne Produktion durch ein entsprechendes MES hochgradig flexibel und konfigurierbar sein. Moderne CLOUD MES Produkte, die als Software-as-a-Service betrieben werden, bieten hierzu hervorragende Möglichkeiten.

Ein sich immer rascher änderndes Konsumverhalten mit immer individuelleren Produkten führt zu neuen Produkt-Ausprägungen und Prozessen. Diese sind zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit zeitnah umzusetzen.

Ein von einem MES im Shopfloor geführter und überwachter Fertigungsprozess kann sich innerhalb von Minuten anpassen und erweitern lassen, so dass Just-In-Time ein neues individuelles Produkt kostengünstig und ohne großen Aufwand hergestellt werden kann.

Weitere Aspekte von Industrie 4.0 sind die weitgehende Integration von Kunden sowie Geschäftspartnern in Geschäfts- und Wertschöpfungsprozesse und die Kopplung von Produkt und hochwertigen Dienstleistungen, die in intelligenten Produkten (Hybridprodukte) mündet.

Industrie 4.0 setzt eine Echtzeit-Transparenz in der Produktion und eine Kommunikation der am Herstellungsprozess beteiligten Systeme, Teilnehmer und Produkte voraus. Damit eine effiziente Kommunikation ermöglicht wird und Informationen sinnvoll fließen können, muss eine auf Industrie 4.0 ausgerichtete Architektur und Standardisierung geschaffen werden.

Welche internationalen Standards und Normen sind Grundlagen für Industrie 4.0?

Grundsätzlich herrscht unter Industrie 4.0-Experten Einigkeit darüber, dass eine Vielzahl an Normen und Standards bereits heute existieren. Allerdings konnten diese bislang noch nicht übersichtlich, konsistent und widerspruchsfrei im Kontext von Industrie 4.0 dargestellt werden.

Die Plattform Industrie 4.0 hat mit RAMI 4.0 ein Rahmenwerk geschaffen (beschrieben in DIN SPEC 91345), das die existierende Normen und Standards in überschaubare Teile gliedert und das komplexe Umfeld von Industrie 4.0 anschaulich strukturiert.

RAMI 4.0 ist ein dreidimensionales Schichtenmodell, welches den Lebenszyklus eines Produkts, einer Fabrik, einer Maschine oder eines Auftrags den Hierarchieebenen von Industrie 4.0 gegenüberstellt.

Manufacturing Execution Systeme agieren innerhalb eines Produktionswerkes unter anderem als wichtige vertikale und horizontale Datendrehscheibe. Somit muss ein MES zwangläufig die RAMI 4.0 Architektur sowie die Normen und Standards der Industrie 4.0 abbilden und unterstützen.

SYMESTIC setzt seit über 10 Jahren auf Industrie-Standards und vermeidet proprietäre Ansätze. Das SYMESTIC-Manufacturing-MES basiert auf der internationalen Norm ANSI/ISA-95 und bietet somit auch unter der RAMI 4.0 Referenz-Architektur Investitions- und Zukunftssicherheit.

In diversen Strategiekreisen und Arbeitsgruppen wird an der Erweiterung Industrie 4.0 der existierenden Normen und Standards gearbeitet.

Sobald diese Arbeiten abgeschlossen sind, wird in den kommenden Jahren sowohl in Richtung „Field Devices“ und „Product“ sowie in Richtung „Connected World“ eine effiziente, einheitliche und umfassendere Kommunikation zu Komponenten, Produkten und Systemen diverser Hersteller möglich sein.

Was ist die heutige Praxis in den Betrieben – Industrie 3.0?

In der Praxis zeigt sich immer noch, dass bei einigen Unternehmen Industrie 3.0 nur ansatzweise vorhanden ist und zuerst eine Basis-Infrastruktur im Automatisierungs- als auch im IT-Umfeld geschaffen werden muss. Sogar weiter fortgeschrittene Betriebe weisen zumeist eine konventionelle Systemlandschaft gemäß der klassischen Automatisierungspyramide mit relativ starren und nicht mehr zeitgemäßen Systemen auf, die für eine spezifische Aufgabenstellung installiert wurden.

Diese Systeme basieren in der Regel auf proprietären und damit unflexiblen Datenstrukturen. Dies hat zur Folge, dass Anpassungen und Erweiterungen sehr zeit- und kostenintensiv werden.

Was sind die ersten Schritte zu einem starken Industrie 4.0 Fundament?

Der erste Schritt in Richtung Industrie 4.0 ist für die meisten Unternehmen eine durchgängige vertikale Integration und Digitalisierung der am Produktionsprozess beteiligten Systeme durch ein MES-System, um eine Transparenz in Echtzeit zu ermöglichen. Hinzu kommt eine horizontale Integration über einzelne Funktionalitäten hinweg.

MES ist dabei als Informationsdrehscheibe das zentrale Element, das die massenhaft anfallenden Big Data sammelt, analysiert, verarbeitet und den anderen Systemen bereitstellt.

Hierdurch können bereits enorme Einsparungs- und Rationalisierungseffekte erzielt werden. Dem Management stehen unverfälschte Informationen in Echtzeit zur Entscheidungsfindung zur Verfügung. Die Ergebnisse der ergriffenen Maßnahmen können anschließend unmittelbar gemessen, aufgezeigt und gegebenenfalls korrigiert werden.

Die modernsten Ansätze der Industrie 4.0:

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Wie sieht Industrie 4.0 in der Praxis aus?

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