Ulm News, 09.10.2023 12:31

9. October 2023 von Thomas Kießling

Herausforderung Industrie 4.0: Automatisierung, Digitalisierung und intelligente Vernetzung

Fotograf: Pixabay/Symbolfoto

Der Begriff der Industrie 4.0 ist omnipräsent in journalistischen Medien, Wirtschaftsportalen und diversen Branchen-Foren vertreten. Er fordert nach einer Modernisierung von Arbeitsprozessen, digitalen Lösungen und automatisierten Verfahren.

Als normativer Maßstab für gelingendes Wirtschaften übt er indirekt Druck auf Betriebe aller Branchen aus. Doch was genau verbirgt sich hinter der Entwicklung und welche Bestandteile sind es, die das “neue” Zeitalter der Industrie bestimmen und einleiten?

Die Geschichte Industrie 4.0

Die Industrie 4.0 zeigt bereits in ihrer Bezeichnung, dass sie das aktuelle Endprodukt einer langen Entwicklungsphase ist. Aus historischer Sicht begann die Ursprungsform, die Industrie 1.0, Ende des 18. Jahrhunderts. Hier findet die Epoche der Industrialisierung bzw. industriellen Revolution ihren Anfang, was gekennzeichnet war durch den ersten Einsatz maschineller Verfahren, die menschliche Arbeitskraft ersetzten. Die Arbeitswelt wandelte sich durch die Kraft von Wasser- und Dampfmaschinen weitreichend. Statt Handwerk und Landwirtschaft setzte sich die Erwerbsarbeit in Fabriken durch.

Die Industrie 2.0 folgte Ende des 19. Jahrhunderts. Die dominierenden Produktionen mithilfe von Wasser und Dampf wurden abgelöst durch Elektrizität, Motoren und Fließbandarbeit. Reihen- und Massenabfertigung ermöglichte die Produktion in noch kürzerer Zeit und noch größerem Umfang.

In den 1970er Jahren fand die Industrie 3.0 ihren Anfang. Dort startete der Einsatz von ersten Computern in der Industrie, aus dem eine weiterführende Automatisierung mit nur noch minimalem Eingriff durch den Menschen resultierte. Programmierbare Steuerungen, IT und Elektronik entwickelten sich rasant und ermöglichten noch schnellere, effizientere Produktionen, die im Vergleich zur Industrie 2.0 zunehmend autark möglich waren. Die Automatisierung brachte gleichsam große Datenmengen mit sich, die allerdings nur verzögert im Nachgang ermittelt, analysiert und für Verbesserungen ausgewertet werden konnten.

Die heutige Industrie 4.0 steht im Zeichen der digitalen Transformation, des Internets, intelligenten Vernetzungen zwischen Maschinen und unmittelbarer Datenverarbeitung. Sie ist, genauso wie ihre Vorgänger, kein abgeschlossener Abschnitt, sondern vielmehr eine fortwährende und andauernde Entwicklung. Sie zeichnet sich aus durch eine intelligente Vernetzung verschiedener Maschinen und Abläufe, wodurch einzelne Produktionsschritte noch effizienter gestaltet werden können. Der Einsatz von Algorithmen und künstlicher Intelligenz schreitet voran. Auch der Kunde rückt in der Industrie 4.0 stärker in Kontakt mit den Produzenten.

Industrie 4.0 in der Praxis

Die Merkmale der Industrie 4.0 sind oft nur vage und oberflächlich formuliert. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass die Umsetzung in verschiedenen Branchen oft sehr individuell ausfällt und nur schwer konkrete und übergreifende Kennzeichen bestimmbar sind. An einigen Beispielen lässt sich die praktische Umsetzung der Industrie 4.0 daher oft leichter beschreiben, als durch eine reine Definition der Epoche.

In größeren und maschinellen Produktionen gelingt die Vernetzung der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation, wenn jeder Prozessabschnitt in die Fertigungsabfolge integriert ist. Dafür ist die effektive und unmittelbare Auswertung von Daten nötig. Industrielle Reinigungsanlagen bieten hier ein gutes Beispiel. Sie sind ein wichtiger Bestandteil vieler industrieller Zweige. Die Datenerhebung findet etwa mithilfe einer taktilen und optischen Messung statt, die mittels Laserbeschriftung für Nachverfolgbarkeit sorgt. Auf diese Weise können Daten zur Funktionalität der Anlagen erhoben und überwacht werden. Eine vollumfängliche Datenerfassung in industriellen Produktionen misst dabei zum Beispiel den Energieverbrauch, generiert Prozessdaten oder ermöglicht eine Fernwartung.

Der Einsatz von Daten in der Industrie 4.0 lässt sich ansonsten auch am Beispiel von Fahrstühlen zeigen. Diese werden mit entsprechenden Sensoren ausgestattet, die konstant Daten über den Zustand des Fahrstuhles senden. Dadurch können Schwachstellen erkannt und behoben werden, bevor der Aufzug ausfällt. Fahrstuhlhersteller bewerben dies häufig als “vorausschauende Wartung”.

Die engere Verknüpfung von Konsument und Produzent als Merkmal der Industrie 4.0 fließt etwa schon in den Produktionsprozess selbst hinein, beispielsweise dann, wenn Kunden selbst die gewünschten Produkte nach ihren eigenen Vorstellungen mitgestalten können. Diese anpassbaren und individualisierbaren Lösungen finden sich in vielen Bereichen. Egal, ob es selbst gestaltete Grußkarten, Turnschuhe oder Tassen sind – der Kunde greift aktiv in den Produktionsprozess ein, was erst durch intelligente maschinelle Vernetzung möglich ist.

Ansonsten findet sich modernste Technik auch im Bereich der Logistik. So können Algorithmen dafür eingesetzt werden, optimale Lieferwege zu berechnen oder sie melden eigenständig, wenn neues Material für eine Maschine notwendig ist. Dadurch entsteht ein idealer Warenfluss.

Industrie 4.0 und was dann?

Wenn die heutige Industrie als Epoche ihre vierte Phase umfasst, stellt sich schnell die Frage nach dem nächsten Entwicklungsschritt, dem Übergang in die Industrie 5.0. Der technologische Fortschritt steht nie still und auch die Wissenschaft arbeitet immer weiter an noch weiter optimierten Lösungen. Die Optimierung im Rahmen der Industrie 4.0 hat sich bereits zu einem ganz eigenen Dienstleistungs-Strang etabliert.

Einige sprechen bereits davon, dass sich die globalisierte Gesellschaft am Beginn der Industrie 5.0 befindet. Diese möchte vermehrt auf die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine setzen, etwa durch den Einsatz kollaborierender Roboter. Der Mensch soll hier stärker in den Mittelpunkt rücken, was eine Abkehr vom wirtschaftlichen Wert hin zum gesellschaftlichen Wohlbefinden beinhaltet. Dazu zählt beispielsweise ein stärkerer Fokus auf nachhaltige Produktion und der Mensch soll nicht mehr nur als reines wirtschaftliches Kapital betrachtet werden, sondern Individuum sein. Zurzeit ist Industrie 5.0 vor allem eine Prognose, die sich langsam anzubahnen scheint. Wo genau und wann sie letztlich die Industrie 4.0 ablösen könnte, ist nur schwer zu sagen, da Entwicklungen stets dynamisch ablaufen, das eine in das andere hineinfließt, jedoch nie ohne eine klare Grenze zu besitzen.