IoT Glossar
Was ist Industrie 4.0?
Als Industrie 4.0 wird die umfassende Automatisierung von Fertigungsprozessen unter Verwendung von Datenanalysen bezeichnet.
Industrie 4.0: Mehr als nur Automatisierung
Mit Industrie 4.0 ist die intelligente Fabrik entstanden: Ein Konzept, das weit über die grundlegende Digitalisierung von Fertigungsprozessen hinausgeht. Dabei geht es um die fortgeschrittene Automatisierung unter Verwendung tiefgreifender Datenanalysen. Durch diese vierte industrielle Revolution können die verschiedenen Elemente der Produktionslinie und der Lieferkette miteinander kommunizieren. Dadurch können Maßnahmen ergriffen und Entscheidungen automatisiert getroffen werden, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.
Die Entstehung der Industrie 4.0
Mit der ersten und zweiten industriellen Revolution wurden die Massenfertigung und die mechanisierten Produktionslinien eingeführt. Durch die Computerisierung öffnete die Industrie 3.0 die Türen zu einer stärkeren Automatisierung, d. h. viele einfachere Produktionsprozesse konnten mit wenig bis gar keinem menschlichen Input abgewickelt werden. Die 4. industrielle Revolution ist ein weiterer großer Schritt nach vorn, und sie wird von zwei Dingen angetrieben: Konnektivität und Daten.
Konnektivität
Nehmen wir das Beispiel einer typischen Produktionslinie. In der Standardausführung (Industrie 3.0) gibt es mehrere Geräte, von denen jedes über einen eigenen Computer zur Steuerung, Automatisierung und Überwachung der Aktivitäten verfügt. In der Industrie 3.0 handelt es sich meist um eigenständige, unabhängige Prozesse. Bei der Industrie 4.0 hingegen handelt es sich um ein Netz von Maschinen, die digital miteinander verbunden sind und Informationen austauschen und erstellen können.
Daten
Welche Informationen tauschen diese Maschinen nun tatsächlich aus, und welchen Nutzen hat das für das Unternehmen? Alle Monitore, Tracker und anderen Komponenten innerhalb des vernetzten Fertigungssystems können potenziell große Datenmengen erzeugen. Hier kommt das „intelligente“ Element von Industrie 4.0 ins Spiel. Mithilfe von KI-basierten Technologien können Maschinen die erhaltenen Informationen erkennen, analysieren und entsprechend handeln, wodurch die Notwendigkeit manueller Eingaben verringert wird.
Systeme können potenziell „lernen“. Das bedeutet, Anomalien, Defekte und andere Probleme in einem sehr frühen Stadium zu erkennen. Das hat Vorteile wie eine wirksamere Qualitätskontrolle und weniger Abfall. Aus strategischer Sicht kann die Nutzung und Analyse von Daten aus dem gesamten vernetzten System zu einer besseren, evidenzbasierten Entscheidungsfindung beitragen.
Industrie 4.0-Technologien
Industrial Internet of Things
Das Internet of Things (IoT) beschreibt ein Netzwerk mit digital verknüpften physischen Geräten, um den Austausch von Daten zu ermöglichen. Dabei geht es auch um Endgeräte von Verbrauchern. Das Industrial Internet of Things (IIoT) dagegen ist eine Unterkategorie des IoT, die sich auf alle Produktionsmaschinen, Anlagenkomponenten und Ausrüstungen eines Unternehmens bezieht, die über das Internet miteinander verbunden sind.
In der Regel werden dazu Sensoren in Produktionssystemen, Fließbändern, Lagern und Fahrzeugen eingesetzt. Anhand der Daten dieser Sensoren können Unternehmen die Leistung überwachen und die betriebliche Effizienz verbessern.
Big Data und Datenanalyse
Vernetzte Anlagen und Endgeräte können riesige Datenmengen erzeugen, die oft als Big Data bezeichnet werden. Wenn Big Data strukturiert erfasst, verknüpft und interpretiert wird, ergeben sich wertvolle Einblicke in den Geschäfts- und Produktionsablauf. Dazu zählt zum Beispiel das Aufzeigen von Leistungsengpässen und Ineffizienzen. So kann die Prognosefähigkeit in Bezug auf Kosten und Output entscheidend erhöht werden. Hier kommt die Datenanalytik ins Spiel.
Datenanalyse-Plattformen nutzen leistungsstarke Rechenalgorithmen, um große Datensätze zu verarbeiten. Sie enthalten auch Visualisierungstools, mit denen Sie die Daten interpretieren können.
Maschinelles Lernen
Maschinelles Lernen ist eine Form der künstlichen Intelligenz, bei der sich Systeme und Algorithmen aufgrund von Erfahrungswerten verbessern. Stellen Sie sich zum Beispiel ein System vor, das mehrere Sensoren in einer Produktionslinie umfasst. Mit der Zeit lernt das System zu erkennen, dass bestimmte Kombinationen von Umständen (z. B. in Verbindung mit der Umgebungsfeuchtigkeit, der Maschinentemperatur und dem Hydraulikdruck) zu Ausfällen führen können. Damit können automatisch entsprechende Schutzmaßnahmen ausgelöst werden.
Diese intelligente Fehlererkennung in Echtzeit kann helfen, Fehler schnell und kostengünstig zu beheben.
Umsetzung von Industrie 4.0
In einer intelligenten Fabrikumgebung können Ausfälle der Konnektivität enorme Störungen und Kosten verursachen. Die wichtigste Voraussetzung für den Erfolg eines IIoT-Projekts ist eine robuste, sichere und kostengünstige Lösung für die mobile Kommunikation. Obwohl die kabelgebundene Kommunikation in vielen Fertigungsumgebungen nach wie vor fest verankert ist, ist sie kostspielig und weniger dynamisch als die drahtlose. Mobilfunk, insbesondere 5G, wird eine zunehmend wichtige Rolle spielen, insbesondere in Bereichen wie der Fernüberwachung von Anlagen und Maschinen, der Fernsteuerung von Maschinen und der Verbesserung von Sicherheit und Produktivität. Die Konnektivität sollte an die spezifischen Merkmale Ihres Datenbedarfs, Ihrer Anlagen und Geräte, Ihrer Überwachungs-Anforderungen und Ihrer Lieferkette angepasst werden.
Was ist mit Industrie 5.0?
Die Robotertechnologie ist in der Fertigung nicht neu. Dank einer Kombination aus Konnektivität, maschinellem Lernen und leistungsstarken Sensortechnologien sind Roboter heute jedoch in der Lage, Informationen in einem Maße zu erkennen, zu „verstehen“ und darauf zu reagieren, wie es noch vor einigen Jahren unmöglich war.
Was bedeutet das für den Menschen? Das ist es, was der Begriff „Industrie 5.0“ zu erforschen versucht. Es geht nicht um die Verdrängung des Menschen durch Roboter. Vielmehr geht es darum, neue Wege zu finden, um die Computerfähigkeiten von Robotern mit dem Einfallsreichtum von Menschen auf kollaborative Weise zu vereinen.
Was können Ihre Mitarbeiter am besten? Wie können wir Ressourcen freisetzen, damit sich die Mitarbeiter auf diese Bereiche konzentrieren können? Welche Aufgaben können und sollten von der Robotik übernommen werden? Bei Industrie 5.0 geht es darum, diese Fragen zu stellen.
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