Industrie 4.0
Erfahren Sie, wie Digitalisierung die Welt im Rahmen der Vierten Industriellen Revolution verändert
Was ist Industrie 4.0?
Der Begriff "Industrie 4.0" entstand 2011 im Rahmen eines Hightech-Strategieprojekts der Bundesregierung, das sich auf die Informations- und Kommunikationstechnologie konzentrierte und die Informatisierung der Fertigung vorantrieb. Der Begriff "Industrie 4.0" wurde im selben Jahr auf der Hannover Messe öffentlich vorgestellt. Danach wurde daraus eine öffentlich-private Partnerschaft für die Fertigung der Zukunft, an der Persönlichkeiten aus Wissenschaft und Industrie beteiligt sind.
Industrie 4.0 ist eine Vorstellung davon, wie Unternehmen im Jahr 2030 wirtschaftlich erfolgreich sein können. In dieser Perspektive werden Informations- und Kommunikationstechnologien wie das industrielle Internet der Dinge (IIoT) eine automatisierte, reaktionsschnelle Fertigung in hohen Stückzahlen und mit hoher Variantenvielfalt ermöglichen. Materialien, Anlagen und Produkte werden miteinander und mit Menschen in Echtzeit kommunizieren und sich koordinieren. Der Einsatz intelligenter Maschinen und Materialien zur Herstellung intelligenter Produkte wird zu intelligenten Fertigungen führen, die sich über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg koordinieren können:
Was bedeutet Industrielle Revolution 4.0?
Industrie 4.0 wird auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet, da sie den nächsten Schritt nach den drei vorherigen Stufen der industriellen Revolution darstellt: von Wasser, Dampfkraft und Massenproduktion zu Elektronik und Automatisierung. Wir können die vier industriellen Revolutionen wie folgt zusammenfassen:
- Die erste industrielle Revolution (1760-1840) war von der Nutzung von Wasserkraft, Dampfkraft, mechanischen Werkzeugen und der Entstehung von Fabriken geprägt. Ein wichtiger Meilenstein dieser Revolution war die Patentierung der Watt'schen Dampfmaschine durch James Watt und Matthew Boulton im Jahr 1775, die weltweit die erste Technologie zur Steigerung der Produktivität darstellte.
- Die zweite industrielle Revolution (1840-1914) war durch Massenproduktion, Fließbänder, Arbeitsteilung und Elektrifizierung gekennzeichnet. Ein wichtiger Meilenstein dieser Revolution war die Einführung des weltweit ersten beweglichen Fließbands im Chicagoer Fleischverpackungsviertel, den Union Stock Yards, im Jahr 1867. Ein weiterer wichtiger Meilenstein war die Inbetriebnahme des beweglichen Fließbands durch Henry Ford bei der Ford Motor Company im Jahr 1913, wodurch die Montagezeit um fast 90 Prozent verkürzt wurde.
- Die dritte industrielle Revolution (1947-2010) war durch die Einführung von IT-Systemen gekennzeichnet. In dieser Zeit überholte die Digitaltechnik die analoge und mechanische Technik. Ein wichtiger Meilenstein dieser Revolution war das Patent von Siemens für SIMATIC im Jahr 1958, das den Beginn der automatisierten Produktion markierte, sowie die Einführung von "Totally Integrated Automation" im Jahr 1996, die das Zusammenspiel aller Automatisierungskomponenten ermöglichte.
- Die vierte industrielle Revolution (2010-heute) findet gegenwärtig statt. Sie ist gekennzeichnet durch automatisierte Produktion, intelligente Fertigungen, das Internet der Dinge und cyber-physische Systeme.Nach dem Start der Initiative Industrie 4.0 durch die deutsche Regierung im Jahr 2011 kann 2015 als ein wichtiger Meilenstein dieser Revolution angesehen werden. In diesem Jahr besuchte Bundeskanzlerin Angela Merkel die digitale Fabrik von Siemens Amberg, die eine Perfektionsrate von 99,99885 Prozent aufweist und in der die Produkte ihre Montage selbst steuern und den Maschinen Anforderungen und Produktionsschritte mitteilen.
Detaillierte Informationen
Digitalisierung der Fertigung
Die Digitalisierung in der Fertigung ist die Grundlage von Industrie 4.0. Was bedeutet das?
Analysten erwarten, dass die nächsten Jahre der Innovation, der Produktivität und des Unternehmenswachstums von der Nachfrage nach Massenanpassung und der Konvergenz von technologischen Fortschritten für Fertigungsinfrastrukturen der nächsten Generation geprägt sein werden. Dies wird als "intelligente Fertigung" (Smart Manufacturing) bezeichnet.
Smart Manufacturing bedeutet, Intelligenz in alle Aspekte des Fertigungsprozesses einzubringen, und umfasst das "Internet der Dinge (IoT)", das "Industrielle Internet der Dinge (IIoT)" und "Industrie 4.0".
Intelligente Fertigung ist die Integration von Intelligenz in Maschinen, Teilen, Materialien, Produkten, Gebäuden und der Lieferkette sowie die Anwendung dieser Intelligenz innerhalb eines vernetzten, offenen End-to-End-Prozesses und einer Infrastruktur. Bei Smart Manufacturing sind die Daten der Mittelpunkt, nicht mehr das System.
Was ist Industrie 4.0-Technologie?
Wie bei jeder anderen industriellen Revolution in der Vergangenheit ist die Technologie auch bei Industrie 4.0 ein Schlüsselelement. Die wichtigste Technologie in Industrie 4.0 ist Software und die als Industrial Internet of Things (IIoT) bekannten Geräte, die es Software-Applikationen ermöglichen, Daten zu sammeln und sie in Intelligenz umzuwandeln.
Die zentrale Software der Industrie 4.0 ist das Manufacturing Execution System (MES), das Teil einer Plattform namens Manufacturing Operation Management (MOM) ist. Diese Plattform umfasst viele verschiedene Anwendungen, die wir im Folgenden zusammengefasst haben.
Advanced Product Quality Planning (APQP) ist ein formales und dokumentiertes Verfahren, mit dem sichergestellt wird, dass die Auftragnehmer bei der Entwicklung des Programms, des Produkts und des Prozesses für Qualität sorgen. Die formalen Schritte der Definition, Verifizierung und Validierung werden mittels Software erfasst und dokumentiert.
Um realistische und realisierbare Zeitpläne für jede Produktionsanlage zu erstellen, benötigen Unternehmen in der Regel Software, die bei der Erstellung eines detaillierten Plans die begrenzte Kapazität jeder Linie, Maschine und Ressource, einschließlich der Mitarbeiter, Geräte und Materialien, berücksichtigt.
Diese Funktionen, die in der Regel als Kern-MES bezeichnet werden, bieten Transparenz, Nachverfolgung und eine vollständige Genealogie der Produktionsabläufe, während diese stattfinden. Diese Systeme versenden auch Materialien und Aufträge, weisen Ressourcen zu, sammeln Daten, setzen Prozessschritte und Bedienerzertifizierungen durch, liefern Arbeitsanweisungen, drucken Etiketten und ermöglichen papierlose Fertigungsbereiche.
Während der Herstellung gewährleisten diese Funktionen akzeptable Qualitätsniveaus (AQL - Acceptable Quality Levels) mit statistischer Prozesskontrolle (SPC - Statistical Process Control), Abweichungs- und Ereignismanagement, Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen (CAPAs - Corrective and Preventive Actions), Containment, Eingangsqualität, Probenahme und Prüfung. Sie umfassen auch analytische Funktionen zur Unterstützung von Ursachenanalysen sowie von Lean- und Six-Sigma-Maßnahmen.
Dazu gehören mehrstufige elektronische Freigaben, Rückverfolgbarkeit und die Durchsetzung von Prozessen, um sicherzustellen, dass die Materialien gemäß den Standardbetriebsverfahren gehandhabt werden, um die Einhaltung von Vorschriften und Kundenanforderungen zu gewährleisten. Detaillierte automatische Aufzeichnungen mit Unterschriften rationalisieren die behördliche Berichterstattung und Audits.
Die Nachverfolgung der Anlagennutzung ist in der Regel ein fester Bestandteil von MES, und in einigen Systemen sind zusätzliche Funktionen für vorbeugende und korrigierende Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft von Anlagen enthalten. In einer weit gefassten Definition von MOM können auch alle Instandhaltungsaktivitäten wie Material- und Ersatzteilmanagement eingeschlossen sein.
Dashboards für die wichtigsten Leistungsindikatoren (KPIs) des gesamten Fertigungsbetriebs sowie für den Status und die Leistung nach Linie, Bediener oder Produkt bieten einen umfassenden Überblick über das System. Prüfpfade für die Fertigung, Ursachenanalyse, Überwachung und Alarmierung bei Ausnahmesituationen sowie die Zusammenfassung mehrerer Anlagen für Unternehmensansichten sind möglich.Industrie 4.0 und das digitale Unternehmen
Industrie 4.0 kann nicht eingeführt oder umgesetzt werden, ohne alle Unternehmensmethoden und -prozesse radikal zu überdenken. Mit anderen Worten, ohne ein digitales Unternehmen zu werden.
Es werden mehr Daten produziert als je zuvor. In dieser digitalen Goldmine verbergen sich Erkenntnisse, die zur nächsten großen Idee führen, Erkenntnisse zur Optimierung von Produktionsabläufen oder sogar Erkenntnisse darüber, wie Produkte und Anlagen für neue unternehmerische Gelegenheiten genutzt werden können.
Intelligente Fertigungsanlagen mit intelligenteren, schnelleren und billigeren Robotern und additiven Verfahren sind dabei, die Fertigungsindustrie grundlegend zu verändern. In dieser expandierenden globalen Wirtschaft sind diese intelligenten Produkte und Fertigungsanlagen über das Internet der Dinge (IoT) miteinander verbunden und treiben das exponentielle Wachstum von Big Data voran, das den Wert der Bereitstellung der richtigen Daten zur richtigen Zeit, der richtigen Geschäftsentscheidungen und des richtigen Maßes an Personalisierung für den richtigen Kunden erhöht.
Hersteller müssen jeden Aspekt ihres Unternehmens überdenken und sich die Digitalisierung zu eigen machen. Nur ein vollständig digitalisiertes Geschäftsmodell mit einem durchgängigen digitalen Faden hat die Kraft und Flexibilität, Prozesse zu beschleunigen und Produktionsabläufe zu optimieren.
Erfahren Sie, was Digital Enterprise bedeutet:
White Paper
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Alessandro
Balboni
Alessandro ist Produktmanager für Smart Manufacturing. Er verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Elektronik-Design-Automatisierung und im Professional Services Management für große Unternehmen. Er ist seit 2013 bei der Cadlog Group und kann auf eine beachtliche Anzahl von Implementierungen von Smart Manufacturing Projekten in ganz Europa zurückblicken.
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