Was ist Industrie 4.0 und wie funktioniert sie?
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Die industrielle Revolution führte zu massiven Fortschritten wie der ersten Dampfmaschine und den Eisenbahnen, die Prozesse mechanisierten. Mit der Entdeckung von Elektrizität, Gas und Öl begann dann die zweite industrielle Revolution, die uns Entwicklungen wie Massenproduktion, Autos und das Telefon bescherte. Die dritte industrielle Revolution bestand aus dem Einsatz von Computern und Kernenergie. Diese Ära brachte den Einsatz von Elektronik, Robotik und eine bessere Automatisierung der Produktion.
Heute werden Begriffe wie künstliche Intelligenz, Cloud-Speicher und digitale Simulatoren in der Fertigungsindustrie immer häufiger verwendet. Diese neuen Werkzeuge verändern das Fertigungsgeschäft und führen zu dem, was manche als “4. industrielle Revolution” bezeichnen.
Aber was bedeutet das genau? Wie funktioniert das? Was sind die Vorteile? Finden wir es heraus.
Was ist Industrie 4.0?
Industrie 4.0, oft auch als vierte industrielle Revolution (4IR) bezeichnet, ist die Digitalisierung der Fertigung.
Im Gegensatz zur Dritten Industriellen Revolution, die den Einsatz von Computern in der Fertigung nur zur Automatisierung und Produktion einführte, synchronisiert 4IR alle Computer, Geräte und Prozesse in jedem Bereich Ihres Unternehmens und erleichtert so die Informations- und Kommunikationsströme. Insgesamt geht es bei Industrie 4.0 um die Vernetzung von Aktivitäten, Daten und Ressourcen mit Hilfe digitaler Assets.
Das Ziel von Industrie 4.0 ist eine ganzheitliche Integration von Prozessen durch Automatisierung und den richtigen Einsatz digitaler Technologie, um einen Mehrwert für Ihr Unternehmen zu schaffen und es in eine “intelligente Fabrik” zu verwandeln. Zu diesen digitalen Ressourcen gehören das Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI), digitale Zwillinge, Software und vieles mehr.
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Wie funktioniert das?
Internet der Dinge (IoT):
Internet 4.0 nutzt dieses schnell wachsende System, das ein ineinandergreifendes Netz von Computern, Rechengeräten, Maschinen, Ressourcen und Mitarbeitern ist, die sich selbst melden und Daten in Echtzeit über ihre eindeutigen Kennungen (UIDs) im Internet oder über eine private Verbindung erfassen.
Sensoren spielen eine wichtige Rolle im IoT. Diese erkennen Veränderungen in der Umwelt und reagieren darauf. Die gebräuchlichsten Sensoren sind:
- Temperatursensoren
- Luftfeuchtigkeitssensoren
- Drucksensoren
- Annäherungssensoren
- Infrarot-Sensoren
- Gyroskop-Sensoren
- Füllstandssensoren
- Gas-Sensoren
- Optische Sensoren
Die von IoT-Sensoren gesammelten Informationen ermöglichen es Branchen aller Art, Daten zu analysieren und Szenarien ohne menschliches Eingreifen zu verhindern. So kann beispielsweise ein Temperatursensor vorgeben, wann eine Maschine gewartet werden muss, ein Näherungssensor kann erkennen, wenn sich das Vieh entfernt, oder ein Feuchtigkeitssensor kann der Landwirtschaft mitteilen, welche Maßnahmen bei Regen zu ergreifen sind.
Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI)
Dieses Tool ermöglicht es Fertigungsunternehmen, die durch das IoT gewonnenen Daten gewinnbringend zu nutzen, um ein Unternehmen effizienter zu machen. Mit maschinellem Lernen, das durch KI generiert wird, ist es möglich, Bereiche mit Wachstumschancen effizienter zu visualisieren, vorausschauende Wartung durchzuführen, Engpässe zu vermeiden und Prozesse in verschiedenen Arbeitsabteilungen durch den Einsatz von Algorithmen zu rationalisieren, die aus den gesammelten Informationen generiert werden.
Digitaler Zwilling
Es handelt sich um die genaue digitale Nachbildung eines Objekts, eines Prozesses oder einer Dienstleistung, die zur Durchführung von Simulationen und zur Analyse, Überwachung und Vorhersage der Funktionsweise bei Änderungen verwendet wird, bevor diese in der realen Welt angewendet werden, um so Fehler zu vermeiden. Ein digitaler Zwilling wird von einem Computerprogramm entwickelt, das Daten aus der realen Welt und Betriebsdaten verwendet, die durch IoT und KI gesammelt werden.
Die NASA zum Beispiel entwickelt digitale Zwillinge, um Operationen im Weltraum zu simulieren und herauszufinden, ob sie funktionieren, ohne die Ressourcen zu verschwenden, die für eine physische Durchführung erforderlich wären. In der Fertigung können Sie Prozessänderungen und deren Wirksamkeit testen, Probleme vermeiden oder prüfen, ob ein Produkt funktioniert, z. B. bei der Herstellung eines Autos. Durch die Durchführung eines digitalen Zwillings können Sie Zeit und Geld sparen und haben die Möglichkeit, genauere Entscheidungen zu treffen.
Cloud Computing
Industrie 4.0 nutzt diese Plattform, die die Nutzung verschiedener Dienste über das Internet ermöglicht, z. B. Tools, Anwendungen, Server, Software und Speicherung von Informationen, die durch IoT, KI oder manuell gewonnen wurden. Sie können jederzeit und überall darauf zugreifen, anstatt eine physische Festplatte oder einen Computer zu benutzen.
Cloud Computing senkt die physischen Speicherkosten und erhöht die Produktivität und Sicherheit. Die Cloud kann entweder öffentlich sein und von einem Online-Anbieter bezahlt werden (z. B. Google Drive oder Dropbox) oder privat sein und den Dienst nur einer begrenzten Anzahl von Personen zur Verfügung stellen. Es gibt auch einen Hybrid-Klick, der Elemente von beiden kombiniert.
Edge Computing
Es ermöglicht eine viel effektivere Nutzung der vom IoT erzeugten Daten, indem es sie näher an den Punkt bringt, der die Informationen erzeugt. Mit anderen Worten: Edge Computing erstellt eine komprimierte Kopie dieser Daten, anstatt den Cloud-Zugang zu nutzen, um die Informationen zu erhalten. Dadurch wird sie einer menschlichen Überprüfung durch Fachleute in dem Bereich, in dem sie erstellt wurde, näher gebracht.
Cybersecurity
Cybersicherheit ist heute in jeder Branche, die sich an die Industrie 4.0 anpassen und diese nutzen möchte, unerlässlich. Da Geräte, Software und Prozesse mit demselben Netzwerk verbunden sind, ist es von entscheidender Bedeutung, über Cybersicherheit zu verfügen, um Malware oder böswillige Angriffe für Spionage, Sabotage oder Diebstahl zu verhindern.
Wie kann Industrie 4.0 Ihr Unternehmen verbessern?
Industrie 4.0 ist eine erhebliche Investition, die sich aber sehr rentiert. Es gibt viele Vorteile, die Ihr Unternehmen durch den Einsatz digitaler Technologien erzielen kann, z. B:
- Steigert die Produktivität und Effizienz:
Industrie 4.0 ermöglicht einen transparenten Zugriff auf den Informationsfluss und die Erstellung digitaler Szenarien, die helfen, Bedrohungen vorherzusehen und Ausfallzeiten zu vermeiden. Durch den Einsatz von Simulatoren wird die Wahrscheinlichkeit von Engpässen und Problemen mit der Ausrüstung verringert und eine bessere Verwaltung der Ressourcen ermöglicht. - Reduziert die Kosten:
Die Echtzeitüberwachung im Rahmen von Industrie 4.0 trägt dazu bei, Bedienungsfehler zu reduzieren und die Durchlaufzeiten in der Fertigung zu optimieren, indem sich wiederholende Aufgaben vermieden werden. Mit Hilfe von Simulationsszenarien kann auch analysiert werden, ob ein Produkt oder ein Prozess erfolgreich sein wird, um die Verschwendung von Ressourcen und Geld zu vermeiden. - Besseres Management der Lieferkette:
Logistikaufgaben werden dank Industrie 4.0 organisierter und übersichtlicher. Ihr Unternehmen erhält einen besseren Überblick über alle Prozesse in der Lieferkette, wodurch es flexibler und zugänglicher wird, um Fehler zu erkennen und besser auf Änderungen in letzter Minute reagieren zu können. - Verbessert die Kommunikation zwischen den Bereichen:
Durch die Nutzung von Echtzeitinformationen wird die Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen unabhängig von Zeitzonen und Standort dank Industrie 4.0 weniger kompliziert. Es hilft auch bei der Entscheidungsfindung, durchsetzungsfähiger zu sein. - Verbessert das Kundenerlebnis:
Durch eine bessere Nutzung der Zeit, der Informationen und eines präziseren Überblicks wird Ihr Unternehmen weniger Probleme mit der Produktverfügbarkeit und der Lieferung haben. Falls ein Problem auftritt, können Sie mit Industrie 4.0 die Ursache leicht ausfindig machen und das Problem schnell beheben. Darüber hinaus kann es sogar zukünftige Bestellungen vorhersagen, was die Zufriedenheit Ihrer Kunden erhöht.
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