Industrie 4.0 – Nichts ist stetiger als der Wandel

von Torsten Zimmermann (Kommentare: 0)

Autor: Torsten Zimmermann, its-people GmbH

Teil 1, Industrie 3.0, IoT-Internet of Things

Zentraler Erfolgsfaktor und wesentlicher Unterschied zu „Computer Integrated Manufacturing“ (demzufolge Industrie 3.0 genannt) soll die Anwendung der Internettechnologien zur Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen und Produkten sein. Cyber-physische Systeme (cyber physical systems) und das „Internet der Dinge“ (IoT – Internet of Things) bilden hierbei die technologische Basis. Die Ziele sind im Wesentlichen klassische Ziele der produzierenden Industrie wie Qualität, Kosten- und Zeiteffizienz. Aber auch Ressourceneffizienz, Flexibilität, Wandlungsfähigkeit sowie Robustheit (oder Resilienz) in volatilen Märkten. Industrie 4.0 zählt zu den Kernthemen der "Digitalen Agenda" der Bundesregierung.

Ein altes Sprichwort sagt: Nichts ist stetiger als der Wandel. Und dieser Satz scheint mehr denn je für unsere heutige Welt zu gelten: An die Stelle der Ost-/West-Konfrontation, welche nach dem 2. Weltkrieg über Dekaden die Welt beherrschte, trat eine politische und vor allem wirtschaftliche Globalisierung. Dieser grundlegende Wandel hat in der ganzen Welt dazu geführt, dass Nationen, Ökonomie und Organisationen ihre eigenen Strategien und Ausrichtungen gemäß den Veränderungen anpassen mussten. Hieraus bildeten sich neue Kräfteverhältnisse, welche auch die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Partnern dramatisch beeinflusste. Über Jahrzehnte galt die politische und wirtschaftliche Führungsrolle der westlichen Welt als gegeben. Heute ist dies jedoch alles andere als selbstverständlich.

Die von den Industrie Nationen bezeichnete Dritte Welt durchlief eine Metamorphose zum politischen und wirtschaftlichen Partner mit globaler Bedeutung. Die einzelnen Wirtschaftsregionen wandelten sich in der Folge sehr unterschiedlich. Diesbezüglich ist eine Grafik des VDMA/OECD vom Januar 2013 sehr aufschlussreich: Hiernach gehen Deutschland und Österreich als einzige der führenden westlichen Industrieländer hervor, welche den Anteil des produzierenden Wirtschaftssektors in den vergangenen 20 Jahren halten konnten. Seit den Neunzigerjahren des vorigen Jahrhunderts bestätigt Deutschland jährlich seinen Anteil im produzierenden Sektor von zwischen 25%-30% am Bruttosozialprodukt. Österreich liegt mit 23%-25% knapp dahinter. Dies ist insbesondere bemerkenswert, da die durch die Bankenkrise in 2008 ausgelösten wirtschaftlichen Einbruch von beiden Ländern bereits 2011 überwunden wurde.

Dies gelang ansonsten nur noch der USA, jedoch auf wesentlich geringerem Niveau. Alle anderen Industrienationen indes bewegen sich mittlerweile auf die 10%-Marke zu. Diese Tendenz motivierte international betrachtet schon zum Abgesang des produzierenden Gewerbes. Viele Industrie Nationen setzten folglich auf Finanzdienstleistungen. Man ließ dort produzieren, wo die Produktionskosten günstiger waren. Industrieanlagen, Know-how und Mitarbeiter wurden deshalb abgebaut. In Deutschland hingegen blieb das produzierende Gewerbe ein sehr wichtiger Wirtschaftsfaktor. Die deutsche Industrie ließ die Produktion weitestgehend im eigenen Lande und setzte verstärkt auf Automation als Antwort auf gestiegene Lohn- und Produktionskosten.

Auch hier führte es zu einem umfassenden Strukturwandel mit wirtschafts- und sozialpolitischen Aspekten. Dabei sind auch einige Branchen teilweise verschwunden (Beispiele: Textilindustrie, Unterhaltungselektronik, Teile des Schiffbaus) aber auch andere entstanden (Beispiele: Automobil, Flugzeugbau, Medizintechnik, Maschinen- und Anlagenbau). Die Nachfragen nach deutschen Produkten aus den zuletzt genannten Bereichen sind stärker denn je. Entscheidend hierzu sind die Produktmerkmale Qualität, Zuverlässigkeit und innovative Funktionalitäten. Diese geben oft den Ausschlag, sodass der Wettbewerb aus anderen Nationen nicht gewählt wird. Der Preis spielt also hierbei eine sekundäre Rolle. Ergänzend unterstützen hochwertige, produktbezogene Dienstleistungen die Anwenderakzeptanz und Kundentreue die deutschen Qualitätsprodukte.

Wie gelang dies der deutschen Industrie? Hierzu sind folgende, zentrale Punkte zu nennen:

  1. Die hohe Sicherheit bzw. Robustheit in den Entwicklungs- und Fertigungsprozessen repräsentiert die Basis, um im Ergebnis qualitativ hochwertige Produkte zu fertigen.

  2. Die umfassende Automatisierung mit hoher Prozessqualität lässt eine Produktion mit hohen Stückzahlen zu, wobei auch Produktvarianten unterstützt werden.

  3. Der äußerst effektive Einsatz neuer Technologien (insbesondere der IT-Werkzeuge für Engineering, Produktvalidierung, Produktionsplanung, Inbetriebnahme und Fertigung). Damit unterscheidet sich die deutsche Industrie deutlich vom Wettbewerb.

  4. Sowie die geschickte Einbettung von Software in allen Produktarten und -kategorien (Embedded Systems), welche oft die weltweit begehrten innovativen Funktionen erst möglich machen.

Diese vier Faktoren führen zur Frage, wie eine intelligente Produktion im Sinne einer Weiterentwicklung der Felder Product Engineering, Process Engineering, Product Validation, Product Planning, Production Planning etc. für die nächsten Dekaden auszusehen hat.Dies begründete Anfang dieser Dekade die neue Disziplin Industrie 4.0. Hierzu sind - getrieben durch die deutsche Industrie - einige Arbeitskreise entstanden, welche Industrie 4.0 Lösungsansätze ermitteln.

Da hierbei der holistische Ansatz (horizontale und vertikale Integration) zwingend ist, ist die Zusammenarbeit über Firmengrenzen hinweg notwendig.Dabei ist es auch wichtig, Daten – mitunter auch viele und komplexe Datenobjekte – schnell mit verschiedenen Organisationseinheiten auszutauschen. Denn mit Bezug auf die eingangs dargestellte Begriffsbestimmung von Industrie 4.0 ist die Information, bestehend aus ausnahmslos akkuraten Daten, der Erfolgsfaktor bei Industrie 4.0.

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 kommt oft der Begriff Big Data oder Data-driven Businesses auf. Ob dieses Thema tatsächlich immer in Kombination mit Industrie 4.0 auftreten muss, ist zu hinterfragen. Es gibt bereits einige Industrie 4.0 Beispiele, welche ohne Big Data auskommen. Bei den meisten Feldlösungen sind allerdings Big Data Lösungen im Einsatz.

Trotz der vielen Forschungsprojekte und Arbeitskreise auf diesem Themengebiet gestaltet sich die Umsetzung in die Fläche bislang schwierig. Die Anwendungen beschränken sich beispielsweise auf Teilbereiche einer Produktionslinie oder kleine Organisationseinheiten. Die horizontale und vertikale Integration, geforderte intelligente sowie flexible Produktion und Skalierbarkeit stellen hohe Herausforderungen im Rahmen konkreter Umsetzungen dar.

Diese Herausforderungen werden im nächsten Teil dieser losen Serie behandelt; Fortsetzung folgt.

 

Bild Quelle: NUCIDA GmbH

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