Industrie 4.0

Wenn Mensch, Maschine und industrielle Prozesse miteinander vernetzt sind, wenn Maschinen bei Materialmangel selbst Bescheid geben oder eigenständig Reparaturen veranlassen, dann befinden wir uns mitten in der vierten industriellen Revolution.

Dampfmaschine, Fließband, Computer… Wie würde die Aufzählung der Meilensteine der industriellen Revolutionen weitergehen? Zwar wäre die vierte industrielle Revolution ohne Computer undenkbar, der Fokus der Industrie 4.0 liegt aber auf dem Internet und der damit einhergehenden Vernetzung.

Welche Potenziale und Herausforderungen die nächste Stufe der Industrialisierung bietet, wo wir uns gerade befinden und was vielleicht noch passieren muss, um die Stufe abzuschließen, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Von den ersten drei industriellen Revolutionen…

Industrie 4.0 wird auch als „die vierte industrielle Revolution“ bezeichnet. Das bedeutet zwangsläufig, dass dieser noch drei Revolutions-Stufen vorausgehen:

Industrie 1.0

Die erste industrielle Revolution hatte ihre Anfänge ca. 1800 mit der ersten Massenproduktion durch von Menschen angetriebenen Maschinen (z. B. Webstühle). Später lösten Wasser und Dampf den Menschen als zentrale Antriebskraft ab und ebneten so den Weg für Eisenbahnen, Dampfschiffe, den Kohleabbau, Tuchherstellung, etc.

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Industrie 2.0

Die Einführung der Elektrizität leitete Ende des 19. Jahrhunderts die zweite industrielle Revolution ein. Von nun an fügten sich erste Automobile und die Automatisierung in Produktionshallen durch das Fließband, Telefonate und Telegramme in das Bild der damaligen Industrielandschaft ein.

Industrie 3.0

Etwa ein Jahrhundert später wurde der erste funktionsfähige Computer entwickelt und wenig später auch Personal-Computer fürs Büro und den Haushalt. In der Industrie 3.0 standen also Elektronik und IT im Fokus der Betrachtungen.

…bis in die Gegenwart: Industrie 4.0

In den 1970ern zogen erstmals moderne Informationstechnologien in Unternehmen ein. Desktop-PCs, der Einsatz von Office-IT wie SAP-Programme und erste computergestützte Automatisierungen revolutionierten die Industrie ein viertes Mal. In der Industrie 4.0 ist nicht länger der Computer die zentrale Technologie, sondern das Internet und die weltweite Vernetzung von Mensch und Maschine untereinander und mit Produktionsabläufen. Die vierte industrielle Revolution führt zu einer zunehmenden Digitalisierung ehemals analoger Technologien.

Entwicklung der Industrie von 1.0 bis 4.0.

Abbildung 1: Entwicklung der Industrie von 1.0 bis 4.0.

Was ist neu an Industrie 4.0?

Die Industrie 4.0 und die modernen Informations- und Kommunikationstechnologien bringen neue Features hervor, die die Arbeitsabläufe in Unternehmen zunehmend effizienter, ressourcenschonender und kostensparender gestalten:

  • Das Internet of Things (IoT) beschreibt Technologien, die virtuelle und physische Gegenstände miteinander vernetzen.
  • Die Machine-to-Machine-Kommunikation steht für den automatischen Informationsaustausch zwischen Endgeräten untereinander oder mit einer zentralen Leitstelle.
  • Augmented, Mixed und Virtual Reality beschreibt neue Visualisierungsformen, die mithilfe von Endgeräten wie Smartphones oder VR-Brillen Varianten oder leichte Abwandlungen der Wirklichkeit darstellen.
  • Künstliche Intelligenz (KI) beschreibt die Fähigkeit von Maschinen, auf der Grundlage von Daten Erfahrungen zu sammeln und diese in neuen Situationen eigenständig anzuwenden.

Die umfassende Vernetzung und die neuen Technologien lassen sich auf vielseitige Weise einsetzen, um den Fortschritt und die Effizienz in Wirtschaft und Produktion voranzubringen.

Flexible und Just-in-time-Produktion

An der Herstellung eines einzigen Produkts ist eine Vielzahl von Unternehmen beteiligt, die jeweils einzelne Schritte der Produktion ausführen. Dadurch, dass Unternehmen, ihre Maschinen und Mitarbeiter miteinander vernetzt werden, lassen sich die einzelnen Schritte sehr einfach koordinieren und beschleunigen. Bei Problemen ist eine kurze Reaktionszeit möglich. Durch diese Zeit- und Kosteneinsparung und die effizienten Abläufe sind Just-in-time-Produktionen (Produktion auf Bestellung anstatt auf Lager) und Sonderanfertigungen möglich. Die so gefertigten Produkte lassen sich aufgrund der gesteigerten Effizienz als Einzelstücke zum Preis von Massenware vertreiben.

Erweiterte Kundenzentrierung

Kunden können ihre Produkte also nach ihren eigenen Vorstellungen und Wünschen mitgestalten. Ein bekanntes Beispiel dafür liefert der Sportbekleidungs-Hersteller Adidas. Bestimmte Sneaker-Modelle lassen sich nach eigenen Vorstellungen zum Teil designen und customizen. Sneaker-Begeisterte können unter anderem das Material wählen, verschiedene Farben für verschiedene Stellen aussuchen und z. B. die Initialen auf den Schuh drucken lassen. In Zeiten des Konsums und der Massenware ist personalisierte Ware ein willkommenes Mittel für viele Kunden, um sich vom „Mainstream“ abzuheben.

Optimierte Logistik

In der Industrie 4.0 kümmern sich Maschinen quasi um sich selbst. Benötigen sie beispielsweise neues Material, melden sie ihren Engpass eigenständig an die verantwortliche Stelle. Im besten Fall wird das fehlende Material im nächsten Schritt auch automatisch geliefert. Das gleiche Prinzip lässt sich auf Maschinen anwenden, die einen Defekt feststellen und diesen eigenständig an eine Reparatur-Stelle melden.

Um die Logistik zu optimieren sind außerdem Algorithmen erforderlich, die beispielsweise ideale Lieferwege ausrechnen.

Analyse produktbezogener Daten

Sensoren der produzierenden Maschinen sammeln Daten der Produktion, die anschließend analysiert werden. Anhand dieser Auswertung lassen sich Rückschlüsse auf weiteres logistisches Optimierungspotenzial ziehen. Wenn das Produkt dann in den Besitz des Kunden übergegangen ist, sammeln integrierte Sensoren weiterhin Daten, die Informationen über das Nutzverhalten liefern. Mithilfe dieser Daten finden Unternehmen beispielsweise heraus, wie sie ihr Produkt weiter optimieren und den Kundenansprüchen anpassen können oder welche Serviceleistungen es sich als Ergänzung anzubieten lohnt.

Was ist noch zu tun?

Industrie 4.0 vollständig umzusetzen, ist ein komplexes Vorhaben, denn je mehr Abläufe in der Wirtschaft digitalisiert und vernetzt werden, umso mehr Schnittstellen entstehen zwischen den verschiedenen Akteuren. Es wäre also sinnvoll, einheitliche Normen und Standards für unterschiedliche Industriesektoren zu etablieren, damit die unternehmensübergreifende Kommunikation ohne technische Barrieren ablaufen kann. Ein weiterer zentraler Punkt auf der Industrie-4.0-To-do-List ist, IT-Sicherheit und Datenschutz sicherzustellen. Auch wenn wichtige Daten immer seltener in abschließbaren Aktenschränken lagern, müssen sie in ihrem virtuellen Pendant (der Cloud) weiterhin für den Zutritt Unbefugter verschlossen sein. Gerade mobile Endgeräte stellen ein Risiko für die Datensicherheit dar, das es zu minimieren gilt.

E-Book: Mixed Reality in der Industrie 4.0

Hier erfahren Sie die Grundlagen der Entwicklung von Anwendungen für Datenbrillen unter der Anforderung, auch bestehende Informationssysteme wie SAP ERP einzubinden.

Das Leitbild 2030 der Plattform Industrie 4.0 hebt zudem Souveränität, Interoperabilität und Nachhaltigkeit als Grundvoraussetzungen für die Zukunft digitaler Ökosysteme hervor. Ein digitales Ökosystem ist das Zusammenspiel mehrerer Akteure, die das Ziel verfolgen, gemeinsame Wertschöpfung zu betreiben.

Was ist die Plattform Industrie 4.0?

Die Plattform Industrie 4.0 ist ein zentrales Netzwerk in Deutschland, das das Ziel verfolgt, die digitale Transformation in der Industrie voranzubringen. Dabei ist die Plattform in 6 Arbeitsgruppen organisiert, die sich verschiedenen Schwerpunkten widmen. Sie alle entwickeln Konzepte, mit denen sich Herausforderungen auf dem Weg zur Industrie 4.0 meistern lassen und geben Handlungsempfehlungen für Wissenschaft, Politik und Unternehmen.

SAP in der Industrie 4.0 – IoT-Lösungen

Auch bei SAP ist die vierte digitale Revolution angekommen. Im Zuge dessen stellt der Softwarekonzern seinen Kunden IoT-Lösungen zur Verfügung, die es ihnen erleichtern sollen, mit dem Zahn der Zeit zu gehen.

SAP Leonardo IoT

SAP Leonardo ist das neue digitale Innovationssystem von SAP, das verschiedene zukunftsorientierte Technologien innerhalb der Cloud Plattform vereint. Es stellt intelligente Verbindungen zwischen Endgeräten, Menschen und Prozessen her und ermöglicht die gemeinsame Lösung geschäftlicher und operativer Probleme. So ist es einer qualifizierten Person beispielsweise möglich, ausgestattet mit den erforderlichen Tools, (virtuell) zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu sein.

SAP Leonardo und das Internet of Things fördern die Zusammenarbeit und erhöhen Transparenz und Effizienz.

Vernetzung in SAP Leonardo.

Abbildung 3: Vernetzung in SAP Leonardo.

SAP Edge Services

Die Edge Services von SAP ermöglichen es, Prozesse in Umgebungen mit instabilen Verbindungen und großen Verzögerungen unterbrechungsfrei auszuführen. Damit ist ein schnellerer Zugriff auf Geräteinformationen, Betriebshandbücher und andere Ressourcen möglich.

SAP Cloud Platform IoT

Mit der In-Memory-IoT-Plattform von SAP können Nutzer schnell ihre eigenen IoT- und Machine-to-Machine-Anwendungen (M2M) entwickeln, implementieren und verwalten. Durch die Plattform können zentrale Prozesse automatisiert und Peripherkomponenten in das Netzwerk eingebunden werden.

Fazit

Wir befinden uns bereits mittendrin in der vierten industriellen Revolution. In unserem Alltag begegnen uns regelmäßig Elemente der Industrie 4.0 – so haben wir alle schon Instagram-Filter ausprobiert, vielleicht schon einmal einen Schuh personalisieren lassen und unser Smartphone dabei beobachtet, wie es selbstständig Updates durchführt. Trotzdem liegen noch ein paar Schritte auf dem Weg zur Industrie 4.0 vor uns.

Datensicherheit zu gewährleisten und einheitliche Standards und Normen einzuführen, sind Ziele, die sich die Plattform Industrie 4.0 gesetzt hat, um die digitale Transformation voranzubringen. Auch SAP geht mit den SAP IoT-Lösungen mit der Zeit und unterstützt seine Kunden dabei, das Gleiche zu tun.
Wenn Ihnen dieser Beitrag gefallen hat uns Sie sich noch weiter informieren möchten, schauen Sie sich gerne auch unser E-Book zum Thema Mixed Reality in der Industrie 4.0 an oder kommen Sie persönlich auf uns zu.


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2 Kommentare zu "Industrie 4.0"

Ulrich Strauss - 27. Januar 2020 | 15:41

Wie sichert SAP Leonardo die Verbindungen, die zwischen Endgeräten, Menschen und Prozessen herstellt werden, damit die Datensicherheit im Unternehmen weiterhin gewährleistet wird?

Antworten
Tobias Schießl - 27. Januar 2020 | 20:18

Hallo Herr Strauss,
da SAP Leonardo auf der SAP Cloud Platform aufsetzt, greifen zunächst die Mechanismen der darunterliegenden Plattform. So werden beispielsweise die von Menschen zugreifbaren Daten und Anwendungen mit Hilfe von Berechtigungsobjekten und -rollen verwaltet. Bei den Endgeräten kommt es darauf an: Bei Endgeräten und Systemen in Ihrer internen IT Systemlandschaft können Sie eine sichere Verbindung über den SAP Cloud Connector herstellen. Bei mobilen Endgeräten, die über das Internet zugreifen, müssen diese Geräte entsprechend abgesichert sein, um den Zugriff durch Dritte zu unterbinden. In jedem Fall sollte die Übertragung selbst auf dem Transportweg durch die Nutzung von HTTPS abgesichert sein. Zusätzliche Mechanismen wie 2-Faktor-Authentifizierung können Ihre Daten zusätzlich schützen. Prozesse selbst sind unterm Strich ja auf einer Plattform oder einem IT System implementiert. Hier läuft die Frage also wieder auf die Absicherung der Endgeräte und die Gewährleistung der sicheren Verbindung zwischen den entsprechenden Systemen und SAP Leonardo hinaus. Darüber hinaus gilt es natürlich, auch alle an SAP Leonardo angebundenen Systeme abzusichern. Je nach System sind dafür allerdings unterschiedliche Vorkehrungen zu treffen.
Haben Sie einen konkreten Anwendungsfall im Kopf, über den Sie sich gerne weiter austauschen möchten?
Viele Grüße,
Tobias Schießl

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