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Das Industrie 4.0 Eco-System: Menschen, Maschinen und Software

04/08/2017 17:44 CEST | Aktualisiert 04/08/2017 17:44 CEST
dpa

Die Vierte Industrielle Revolution - Industrie 4.0 - ist die Konsequenz aus den veränderten Rahmenbedingungen der Produktion in Deutschland und Europa.

Ein herausragendes Ziel stellt die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Industrie im internationalen Wettbewerb der Lieferketten dar. Es befinden sich nicht mehr nur einzelne Unternehmen oder Firmengruppen im Wettbewerb um die Gunst des global aufgestellten Kunden.

Die Performance dieser Produktionsnetzwerke ist letztendlich entscheidend für Erfolg oder Misserfolg an den globalen Märkten.

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„Industrie 4.0" muss als ein gesamtgesellschaftliches Zukunftskonzept verstanden werden, sozusagen „Gesellschaft 4.0", bei dem der Mensch - vielleicht mehr denn je - im Mittelpunkt steht

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Die immer individuelleren Kundenwünsche führen zu einer sehr hohen Variantenvielfalt, immer häufiger muss in Stückzahl Eins produziert werden.

Das hat weitreichende Auswirkungen auf Unternehmensabläufe, die nur bewältigt werden können, wenn Herstellungsprozesse nicht nur horizontal, sondern vor allem auch vertikal - bis auf Automatisierungsebene - integriert werden.

Um diese hohe Variantenvielfalt wirtschaftlich bewältigen zu können, bedarf es äußerst agiler Unternehmen. Das wird nur durch die Schaffung kleinerer Einheiten und die Zusammenarbeit bis hin zur gemeinsamen Wertschöpfung verschiedener Firmen realisierbar sein.

Gesellschaftliche Megatrends

Die Globalisierung der Nachfrage geht einher mit der Globalisierung der Produktion. „Local content" spielt eine immer größere Rolle bei der Eroberung von Auslandsmärkten. Zur Bewältigung der daraus entstehenden Anforderungen an die Produktionssteuerung und Unternehmensführung bedarf es einer effizienten Vernetzung aller Standorte und Wertschöpfungspartner.

Die Vernetzung verschiedener Unternehmen und die Notwendigkeit einer Kommunikation der vielen heute vorhandenen unterschiedlichen Softwaresysteme ist nur eine der großen Herausforderungen. Neben den technischen Aufgabenstellungen geht es auch um interkulturelle Zusammenarbeit der an den Prozessen beteiligten Menschen.

Der demografische Wandel erfordert neue Konzepte bei der Gestaltung des Produktionsumfeldes. Die alternde Gesellschaft bei gleichzeitig rückläufigem Erwerbs-personenpotential bedingt neben einem steigenden Automatisierungsgrad der Produktion veränderte Interaktionskonzepte mit dem Produktionsprozess.

Die Interaktion wird deutlich stärker auf den Anwender ausgerichtet sein und den gegebenen Arbeitskontext berücksichtigen müssen. Das bedeutet auch, dass aus der zu erwartenden großen Menge an Informationen situativ die relevanten gefiltert und präsentiert werden. Neue Interaktionskonzepte erfordern neben den Werkzeugen auch entsprechend ausgebildete Menschen.

Der Wertewandel rückt neue bzw. andere Aspekte in den Vordergrund der Lebensplanung der Menschen. Gesellschaftliche und ökonomische Nachhaltigkeit spielen eine größere Rolle als in der Vergangenheit.

Smart Factories

Die Produktionssysteme werden durch sogenannte Cyber Physikalische Systeme (CPS) geprägt sein. Eine der wesentlichen Eigenschaften dieser CPS ist die fortgeschrittene Vernetzung der Produktionssysteme unter Benutzung von Internet-Standards.

Dabei kommunizieren nicht nur Maschinen untereinander, sondern zunehmend auch die Werkstücke mit der Produktionstechnik. Ressourcen und Werkstücke besitzen dazu eine Identität im Internet der Dinge.

Die dezentral organisierten Produktionseinheiten weisen eine bisher nicht gekannte Agilität auf. Das Zusammenwirken von Werkstück und Produktionstechnik in sogenannten Smart Factories erlaubt die flexible und anforderungsorientierte Umkonfiguration der Produktionssysteme. Ressourcen und Fähigkeiten dieser werden im Internet der Dinge sichtbar und angeboten („Production as a service").

Ein zentraler Erfolgsfaktor für das Konzept der Smart Factory ist die integrative Entwicklung von Produkten und Produktionssystemen. Das bedeutet zuallererst, dass die interdisziplinäre Zusammenarbeit, beginnend mit dem Produktentstehungsprozess bis zur Entwicklung der entsprechenden Produktionstechnik, in den Unternehmen auf ein neues Niveau gehoben werden muss.

Agile Produktionssysteme erfordern in gleichem Maße agile Softwaresysteme zur Planung, Simulation und Steuerung der Herstellungsprozesse (Internet der Services). Heutige zentralistisch geprägte Konzepte werden mit der fortschreitenden Entwicklung der CPS durch smarte und hochauflösende dezentrale Systeme ersetzt.

Big Data

Hochauflösende Produktionsregelungssysteme benutzen riesige Datenmengen von hochentwickelten Sensoren zur Beurteilung der tatsächlichen Situation.

Die Daten und daraus gewonnenen Informationen müssen unter Berücksichtigung des gegebenen Kontexts aufbereitet werden und dienen der zielgerichteten Beeinflussung der aktuellen Produktionsparameter.

Es geht nicht mehr nur um die Etablierung eines Berichtswesens und die Beurteilung einer Situation quasi „post mortem". Die erhobenen Daten (Big Data) steuern den Prozess und unterstützen bei der Ausregelung von Störungen in Echtzeit.

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Es geht darum, den Menschen hochwertige und kreative Arbeit verrichten zu lassen und ihm die Möglichkeit zur Ausbalancierung des Lebens zwischen Arbeit und Freizeit zu geben.

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Gesellschaft 4.0

„Industrie 4.0" muss als ein gesamtgesellschaftliches Zukunftskonzept verstanden werden, sozusagen „Gesellschaft 4.0", bei dem der Mensch - vielleicht mehr denn je - im Mittelpunkt steht.

Ganz sicher werden sich die Profile bestimmter Berufsbilder verändern bzw. gänzlich neue entstehen. Die steigende Variantenvielfalt der Produkte bei kurzen Lieferzyklen und gleichzeitig immer weniger zur Verfügung stehenden Fachkräften kann eine zusätzliche Herausforderung für viele Unternehmen darstellen.

Zu vergessen ist zudem auch nicht, dass die zukünftige urbane Produktion näher an die Wohnungen der Menschen rückt. Das wird andere Logistikkonzepte bei der Produktionsver- und -entsorgung bedingen.

Der Mensch wird nicht verdrängt, ganz im Gegenteil - seine Bedürfnisse müssen in Zukunft viel stärker bei der Planung von Unternehmen berücksichtigt werden. Das Eco-System „Industrie 4.0" besteht eben nicht nur aus „Smart Factories" und intelligenten, die Produktion steuernden Produkten mit Gedächtnis.

Es geht darum, den Menschen hochwertige und kreative Arbeit verrichten zu lassen und ihm die Möglichkeit zur Ausbalancierung des Lebens zwischen Arbeit und Freizeit zu geben. Genauso flexibel wie die von Menschen beherrschten Produktionssysteme der Zukunft.

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