Industrie 4.0

Industrie 4.0

Die Industrie 4.0 in Produktion steht infolge der Digitalisierung und daraus möglich werdender neuer Geschäftsstrategien vor gewaltigen Umbrüchen, die in Umfang und Bedeutung mit der ersten industriellen Revolution verglichen werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Von der ersten bis zur vierten industriellen Revolution

Tiefgreifende Veränderungen, meist angetrieben durch revolutionäre neue Technologien, haben die industrielle Produktion immer wieder tief greifend verändert und dabei die Gesellschaft insgesamt neu geformt. Bisher kennen wir drei industrielle Revolutionen:

  • Erste industrielle Revolution zwischen 1750 und 1850 mit der Erfindung von Webstuhl, Dampfmaschine und Eisenbahn
  • Zweite industrielle Revolution ab etwa 1870 mit der Nutzung der Elektrizität und schließlich Arbeit am Fließband
  • Dritte industrielle Revolution mit der Automatisierung durch Computer ab etwa 1970

Mit der umfassenden Digitalisierung der gesamten Produktion und Geschäftsprozesse setzt schließlich ab etwa 2015 die vierte industrielle Revolution ein. Deshalb trägt sie den Namen Industrie 4.0.

Die erste industrielle Revolution Industrie 1.0

Motor der ersten industriellen Revolution waren die Kohle als Energieträger und die Dampfmaschine. Dieses ließ große Fabriken entstehen, weil sie es möglich machte, Güter in großen Mengen unabhängig von Standort und Jahreszeit zu produzieren. Der mechanische Webstuhl erlaubte massive Produktionssteigerungen in der Textilindustrie und die Eisenbahn machte es leichter, die Güter zu den Märkten zu transportieren. Entstanden in einer langen Friedensperiode in Großbritannien, das durch seine Kolonien zu gewaltigem Reichtum gelangt war, veränderte die erste industrielle Revolution die Gesellschaft. Kaufleute wurden wichtiger als Adlige, die Landflucht und Entstehung großer Arbeiterviertel in den Städten begann. Dampfschiffe transportierten Kohle und Güter zuerst auf den Flüssen und dann übe die Ozeane. Die Globalisierung setzte ein. England und 30 Jahre später weitere Länder wurden zu Industrienationen.

Die zweite industrielle Revolution Industrie 2.0

Die Nutzung der Elektrizität durch die Menschen versetzte der Industrie weltweit ab etwa 1870 einen gewaltigen Stoß nach vorne. Immer größere Fabriken entstanden, das Licht macht rund um die Uhr Arbeit möglich. Neue Maschinen entstanden. Fließbänder senkten die Kosten und revolutionierten die Produktion. Das Auto wurde erfunden, Chemie- und Elektroindustrie schufen immer größere Fabriken. Gewaltiger Reichtum auf der einen Seite und industrielle Verelendung der Arbeiter brachten neue gesellschaftliche Konflikte. Banken und Aktiengesellschaften ballten ökonomische und politische Macht in den Händen weniger. Im Gegenzug entstanden Arbeiterbewegung und Gewerkschaften. Mit Streiks und Tarifverträgen, mit Wahlen und Revolutionen wurde die Gesellschaft auf eine neue Massenbasis gestellt, die Macht des Adels verschwand vollkommen.

Die dritte industrielle Revolution Industrie 3.0

In den vierziger bis sechziger Jahren wurden Computer und schließlich auf der einen Seite hochleistungsfähige Supercomputer, auf der anderen Seite die mittlere Datentechnik für eine breite Anwendung in den Fabriken entwickelt. Technologisierung als wichtigster Erfolgsfaktor prägte die dritte industrielle Revolution, die als noch im Gange bezeichnet werden muss. Nicht nur Teile der Dienstleistungswirtschaft wie die Buchhaltung und Schreibarbeiten wurden automatisiert, sondern auch Sektoren der industriellen Produktion wurden nun von Computern gesteuert. Erstmals wurden die ökologischen Folgen der zweiten industriellen Revolution thematisiert. Der Bildungsstand der Bevölkerung wurde durch wachsende Schulen und Universitäten wesentlich erhöht. Diktaturen hatten in der westlichen Welt keine Chance mehr, der Abstieg des Kommunismus begann. Die Ölkrise löste eine große Bewegung industrieller Innovation bei der Suche nach anderen Energieformen aus. Die Raumfahrt wurde begründet.

Die vierte industrielle Revolution 4.0

Das Internet hat die vollständige Digitalisierung aller Lebensbereiche mit ausgelöst. Raum und Zeit traten in ein neues Verhältnis. Produktionsprozesse in Sindelfingen und Schanghai können koordiniert gesteuert werden. Die Globalisierung erhält völlig neue Dimensionen, weil die Rolle von Raum, Entfernung und Grenzen schwindet. Gewaltige technologische Innovationen werden schrittweise umgesetzt. 3-D-Drucker können dreidimensionale Teile herstellen. Selbstfahrende Fahrzeuge, mobile Kommunikation und allgegenwärtiger Zugang zu allem Wissen und vor allem der Fall technologischer Hürden und Grenzen verändert Produktion und Gesellschaft. Fabriken und Smart Homes werden durch intelligente Technologien gesteuert.

Bestandteile der Industrie 4.0 Strategien

Der Begriff Industrie 4.0 ist der Oberbegriff über eine Vielzahl einzelner Prozesse und Phänome von der Fabrik über Branchen und Netzwerke bis hin zur Gesamtgesellschaft. Die wichtigsten Begriffe sind:

  1. Industrie 4.0 ist der Oberbegriff. Er umfasst einzelne Fabriken, aber auch Produktions- und Logistiknetzwerke wie in Konzernen mit mehreren Niederlassungen.
  2. Digitalisierung meint die Steuerung aller Prozesse durch Computer durch Computerprograme.
  3. Die Industrie 4.0 erfordert eine große Anzahl von Technologien vom Cloud Computing bis zu Sensoren.
  4. Erst wenn alle Teile der Fabrik intelligent miteinander vernetzt sind und die Systeme sich automatisch abstimmen, kann von einer Smart Factory gesprochen werden.

Herkunft des Begriffs Industrie 4.0

Die Industrie 4.0 genannte gesellschaftliche Umwälzung, in der wir uns befinden, besteht aus technologischen, betriebswirtschaftlichen und gesellschaftlichen Veränderungen, die hier kurz gestreift und an anderer Stelle ausführlich dargestellt werden. Der Begriff wurde zuerst von der Forschungsunion, einem Beratergremium der Bundesregierung, geprägt. Später wurde dann eine Hightech-Strategie der Bundesregierung formuliert, die den gleichen Namen trug. Der Begriff hat sich im deutschsprachigen Raum als Oberbegriff für die gesellschaftliche Entwicklung, in der wir uns befinden, durchgesetzt. Es hat sich daraus als zentrales Netzwerk die Plattform Industrie 4.0 gebildet, die Politik und Wirtschaft zusammenbringt. Diese Strategie der Industrie 4.0 wird nicht nur von Politik und Arbeitgebern, sondern auch von Gewerkschaftern und Wissenschaftlern unterstützt. Die High-Tech Strategie zielt nicht nur auf die industrielle Produktion, sondern auch auf weitere zentrale gesellschaftliche Bereiche:

  • Gesundheit und Pflege
  • Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Energie
  • Mobilität
  • Verhältnis von Stadt und Land
  • Sicherheit

Die zentrale Rolle von Netzwerken in der Industrie 4.0

Der Begriff Industrie 4.0 beschreibt als breitester aller Begriffe in diesem Zusammenhang Netzwerke von Lieferanten, Produktion, Logistik und Absatz. Es wird nicht mehr deterministisch geplant, wann was geschieht, sondern Sensoren und intelligente Mechanismen stellen fest, was wann zu tun ist. Die Akteure konzentrieren sich auf neue Strategien und Überwachung. Handbücher werden durch optimierte Prozesse ersetzt. Der Kunde kann seinen Sportschuh in Farbe und Design im Detail als Einzelstück ohne erhöhe Kosten herstellen lassen. Fahrerlose Transportfahrzeuge bringen den Schuh nach Fertigstellung zur Verpackung und weiter zum Abtransport. Bestellungen für das Lager werden automatisch veranlasst.

Die Bedeutung der Digitalisierung der Industrie

Digitalisierung meint zunächst die Umstellung praktisch aller Prozesse auf die Steuerung und Verbindung durch Computer. Dies betrifft die Steuerung der Fertigung und die Koordination zwischen verschiedenen Maschinen, die nicht mehr durch Menschen, sondern digitalautomatisch durchgeführt wird. Fachkräften verbleibt die Oberaufsicht. Auch Dienstleistungsprozesse wie die Buchhaltung können durch automatische Belegverarbeitung weiter digitalisiert werden. Das Internet erlaubt eine direkte Verbindung vom Kunden bis zum Lager und somit die Digitalisierung von Bestellprozessen. Nur noch kreative und beaufsichtigende Tätigkeiten werden vom Menschen durchgeführt.

Technologien in der Industrie 4.0

Neben der Smart Factory als Kernstück der Digitalisierung gibt es weitere unverzichtbare Technologien. Systeme und intelligente Produkte wie Sensoren und Aktoren, die Prozesse auslösen, sind ebenso technologischer Bestandteil wie Datenschutz und Informationssicherheit, Cloud Computing und robuste Netze mit stationärer und mobiler Breitbandkommunikation (5G). Ohne all diese Technologien könnte die Smart Factory nicht in überregionale Netzwerke eingebunden und Digitalisierung nicht sinnvoll fortentwickelt werden.

Die Smart Factory

Die Smart Factory ist Teil der Digitalisierung und die intelligent sich selbst steuernde Fabrik. Die Smart Factory ist also er Ort der Produktion. Sie ist in Netzwerke mit Lieferanten und Kunden oder im Unternehmensverbund eingebunden. Hier bestehen Infrastrukturen, um mit Kommunikationsnetzwerken die Daten von Sensoren zu speichern und zu verarbeiten. Natürlich basieren die Prozesse in der Smart auf der Methode der Digitalisierung. Roboter sind schon seit 20 Jahren im Einsatz. Es kommt in der „intelligenten Fabrik“ aber noch etwas anderes hinzu. Die Smart Factory basiert auf folgenden Säulen:

  • Infrastruktur für die Verbindung aller Systeme
  • Verarbeitung und Auswertung der Informationen, zum Beispiel durch Benchmarking
  • Techniken für die Vorhersage (etwa auf Grundlage von Erfahrungsdaten) für den Ausfall von Maschinen
  • Automatische Selbststeuerung von Regelkreisen