Industrie 4.0
Industrie im digitalen Wandel
Digitalisierung ist eins der wichtigsten Themen unserer Zeit. Zu Hause auf der Arbeit und in der Freizeit zeigt sich die digitale Entwicklung. Zum Beispiel haben wir Smarthomes, die automatisch die Heizung anstellen. Smartwatches erinnern uns an unser Wohlbefinden und überwachen unsere Gesundheit. Stetig bietet der Markt neue technische und digitale Produkte. Außerdem ist der Computer aus vielen Berufen nicht mehr wegzudenken. Wir befinden uns inmitten einer neuen industriellen Revolution, die sogenannte Industrie 4.0. Manche Industriezweige sind noch auf der Schwelle dahin. In anderen Branchen sind die Technologien der Industrie 4.0 bereits Standard. Bleibt die Frage zu klären: Was ist Industrie 4.0?
Industrie 1.0 - Mechanik und Kraft
Lange Zeit entwickelte sich die Menschheit langsam voran, auch wenn es schon Innovationen in der Landwirtschaft gab. Bis die Industrialisierung begann. Einen Anfang machten die Erfindung und der Einsatz von Dampfkraftmaschinen. Davor war der Mensch geschickt darin, Energie von Flüssen oder den Wind für seine Zwecke zu nutzen. Der Vorteil der Dampfmaschine ist, dass sie nicht standortgebunden ist. Dadurch entstanden viele neue Einsatzmöglichkeiten. Schließlich revolutionierte die Erfindung der Lokomotive das Reisen. Zudem ergaben sich neue Wege für den Transport von Gütern. Ferner waren Städte besser vernetzt und Distanzen konnten leichter überwunden werden. Durch den hohen Bedarf an Kohle für die Dampfmaschinen gab es mehr Arbeit. Auch wenn die Kohlevorkommen reichlich waren, ist die Gewinnung Schwerstarbeit. Als die wichtigsten Rohstoffe der Zeit galten Kohle und Eisen zur Stahlgewinnung.
Industrie 2.0 - Massenproduktion und Elektrizität
Die Nutzung von Elektrizität war der nächste Meilenstein für die Menschheit. Die Energie ließ sich transportieren und vielseitig einsetzen. Außerdem konnte die Nacht mithilfe von Elektrizität zum Tage gemacht werden. Dies eröffnete die Möglichkeit rund um die Uhr zu arbeiten und ein Schichtsystem einzuführen. Der Dauerbetrieb von Fabriken ermöglichte die Produktion in großer Menge und hoher Qualität. Viele Luxusartikel wurden zum Standard. Dies belebte den Wettbewerb auf dem Markt. Der globale Handel forderte deshalb internationale Zusammenarbeit und Abkommen.
Industrie 3.0 - Automatisierung
Die Maschinen, die zuvor noch von Menschen bedient werden mussten, leisteten Arbeitsschritte selbstständig. Der Mensch diente oft nur als Maschinenführer. Die Produktionsstraßen funktionierten weitgehend automatisch. Das Know–how im Bereich Informatik, Elektrotechnik und Maschinentechnik waren gefragt. Die Investitionen flossen in Automatisierungs- und Computertechnik.
Industrie 4.0 - Smart Industry
Heute nimmt die Digitalisierung neue Dimensionen an. Die Maschinen der Fabriken sind nicht nur automatisiert, sondern können sich selbst überwachen und regulieren. Die einzelnen Anlagen der Produktion kommunizieren über ein Netzwerk. Das Mitteilen von Verzögerungen ermöglicht die Anpassung des Prozesses. Die Auswertung der gesammelten Daten kann zur Analyse und Optimierung der Abläufe genutzt werden. Wichtige Bereiche der Industrie 4.0 sind Big Data, Netzwerke, Cloud Computing, Echtzeitsysteme und IT-Security.
Einsatzbereiche
Viele Branchen setzen Techniken der Industrie 4.0 ein. In der Landwirtschaft verfügen die Maschinen über ein Kontrollsystem, welches auf Fehler hinweist. Ein Bildschirm visualisiert die gemessenen Daten. Ein Maschinenführer kann die Fehlermeldung direkt an den Reparateur weitergeben. Das Mitbringen der voraussichtlich benötigten Ersatzteile spart wichtige Erntezeit.
In Fertigungsstraßen sind die einzelnen Maschinen über ein Netzwerk verbunden. Die Daten, welche die Maschinen während der Produktion aufzeichnen, werden in eine Cloud hochgeladen und gespeichert. Die Analyse, Auswertung und Überwachung des Ablaufs übernehmen digitale Systeme. Bei Unregelmäßigkeiten steuert das System selbstständig nach oder schlägt Alarm. Oft erfolgt eine zusätzliche Überwachung, indem die Daten grafisch aufgearbeitet werden, sodass der Mensch den Produktionsstatus in Echtzeit verfolgen kann.
Fortschritt der Digitalisierung
Im Verarbeitungssektor schreitet die Digitalisierung voran. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung hat in ihren Erhebungen zu der Modernisierung von Produktionen festgestellt, dass die Zahl der Nichtnutzer von Technologien der Industrie 4.0 singt. Die Elektro und Metallindustrie stellen sich als Spitzenreiter in puncto Modernisierung heraus. Doch die Landwirtschaftsindustrie hat zwischen den Jahren 2015 und 2018 deutlich zugelegt in der Nutzung moderner Technik.
Neue Sicherheitskonzepte
Dadurch, dass große Teile der Produktionsmaschinen mit einem Netz verbunden sind, ist der Schutz des firmeninternen Netzes notwendig. Cyberangriffe auf diese Strukturen bärgen Gefahren. Die Industriestandorte benötigen deshalb weitgehende Sicherheitsvorkehrung. Nicht nur einzelne Unternehmen investieren in IT-Security. Im Jahr 2021 fand die internationale Konferenz “Shaping a globally secure Industrie 4.0 Ecosystem” statt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat mit Experten, Ministerien und Vertretern andere Nation über IT-Sicherheit beraten, um die Wirtschaft der Länder gemeinsam zu unterstützen.
Ressourcenmanagement
Zurzeit ist uns mehr denn je bewusst, dass unsere Ressourcen endlich sind. Früher schienen die Rohstoffe unseres Planeten unerschöpflich. Doch nun herrscht ein Reger Wettbewerb um diese. Seltene Erden und energieliefernde Rohstoffe sind international begehrt. Das Sichern dieser Rohstoffe ist zwangsläufig notwendig, um die Wirtschaft und deren Produktionen aufrechtzuerhalten. Die Planung und Überwachung von Lieferketten gewährleisten einen reibungslosen Ablauf. Ist der Ablauf gestört, so kommt es zu Lieferengpässen. Die Halbleiterkrise, die wir zurzeit haben, sorgt dafür, dass wichtige Chips zur Weiterverarbeitung fehlen. Mehrere Branchen wie zum Beispiel die Autoindustrie müssen ihre Produktion zurückfahren. Ohne Rohstoffe stehen die Fließbänder still. Schon vor 7 Jahren hat das BMWK ein Video zu der Industrie 4.0 veröffentlicht in der sie die Ressourcenbeschaffung für den Wirtschaftsstandort Deutschland thematisieren. Das Ressourcenmanagement ist die Grundlage für eine intakte Industrie 4.0.
Gefahren oder Chancen für den Arbeitsmarkt
Die Automatisierung und Selbstüberwachung von Produktionsstraßen eröffneten viele Diskussionen über die möglichen Gefahren der Arbeitsplätze. Wenn Maschinen alle Arbeiten erledigen, stellt sich die Frage: Wird der Mensch als Arbeitskraft noch gebraucht? Die Angst um Arbeitsplätze durch technischen Fortschritt ist nichts Neues. Bis jetzt haben sich immer neue Berufe gebildet. Auch wenn sie sich anders gestalten und alte Berufe ablösen. Die Berufe der Zukunft sind vielleicht kreativer und von kognitiver Natur, weil körperlich anstrengende und monotone Arbeiten vollständig entfallen. Langfristig wird sich das Konzept von Arbeit verändern und anpassen.