Intelligente Maschinen, Robotisierung, Automatisierung und Kommunikation sind Schlagworte, die mit den gegenwärtigen dynamischen Veränderungen in Produktionsprozessen und anderen Bereichen der Wirtschaft in Verbindung gebracht werden. Sie sind auch Ausdruck der so genannten Vierten Industriellen Revolution.
Die industrielle Revolution ist ein Begriff, der regelmäßig in der modernen Geschichte vorkommt. Die Anfänge der so genannten Ersten Industriellen Revolution gehen auf das Ende des 18. und den Beginn des 19. Jahrhunderts zurück und sind mit der Patentierung einer Dampfmaschine durch James Watt im Jahr 1769 verbunden. Damit begann die Mechanisierung der Produktion und die Ersetzung der zuvor von Menschen und Tieren ausgeführten Arbeiten durch dampfgetriebene Maschinen. In dieser Zeit wurden die ersten Dampflokomotiven, Dampfschiffe oder Eisenbahnen gebaut. Die Erste Industrielle Revolution ist auch Alessandro Volta und seine galvanische Zelle oder Samuel Mors mit seinem Telegraphen. Die so genannte Zweite Industrielle Revolution hingegen fand in der zweiten Hälfte des 19. und am Anfang des 20. Jahrhunderts statt. Sie stand im Zusammenhang mit der rasanten Entwicklung der Wissenschaft und der Massenproduktion infolge der Verbreitung der Elektrizität. Wir verbinden diese Zeit vor allem mit dem Namen Henry Ford und seiner Erfindung des ersten Fließbandes in einer Autofabrik. In diese Zeit fällt auch die Erfindung des Gasmotors, des Dynamits, der Glühbirne und des Telefons. Das Symbol der Dritten Industriellen Revolution wiederum sind unter anderem die Industriegebiete. In diese Zeit fällt auch die Automatisierung der computergesteuerten Produktionslinie. Es kommt zur Entwicklung so genannter Hochtechnologien und zur teilweisen oder sogar vollständigen Automatisierung der Produktion durch den Einsatz von technologisch fortschrittlichen Maschinen und Robotern. Die Industrie 4.0 basiert auf den Errungenschaften der Industrie der dritten Generation. Wie wir sehen, hatte und hat der technologische Fortschritt direkte Auswirkungen auf den Verlauf der Produktion und wirkt sich auch, direkt oder indirekt, auf die Arbeitsbedingungen und den Lebensstil der Menschen auf der ganzen Welt aus.
Was ist die Vierte Technologische Revolution oder Industrie 4.0, mit der wir uns derzeit beschäftigen? Generell sind es alle Möglichkeiten, die uns die hochentwickelte Technik in der Produktionsindustrie und vielen anderen Branchen heute bietet, u.a. dank optimal entwickelter und digital vernetzter Systeme. In der Fertigungsindustrie versteht man darunter u. a. alle Produktionsschritte, die mit technologisch fortschrittlichen Systemen erfolgen. Man kann auch von der industriellen Revolution sprechen, die derzeit im Zusammenhang mit der Montage, der Maschinenwartung oder der Vermarktung von Gebrauchtmaschinen stattfindet. Wie bereits erwähnt, stützt sich die Industrie der Vierten Generation auf Instrumente, die vor allem in der vorangegangenen industriellen Revolution entwickelt wurden. In der Vierten Industriellen Revolution werden die Werkzeuge und die damit verbundenen Prozesse optimiert und auf ein höheres Niveau gebracht. Außerdem sollen Systeme geschaffen werden, die nicht nur autark sind, sondern sich auch selbstständig neues Wissen aneignen. Die einzelnen Komponenten der Industrie 4.0 sind in der Lage, eigenständige, dezentrale Entscheidungen zu treffen. Diese Industrie basiert auf intelligenten Maschinen, die miteinander kommunizieren und ihre eigenen sozialen Netzwerke aufbauen. Der Einsatz der Lösungen der jüngsten industriellen Revolution ist nicht nur auf die Fertigungsindustrie beschränkt. Sie werden überall auf dem Markt eingesetzt und betreffen alle Marktteilnehmer. Der massenhafte Einsatz intelligenter Maschinen bedeutet jedoch nicht, dass der Mensch und seine Arbeit in der Vierten Industriellen Revolution an Bedeutung verlieren. Eines der Ziele von Industrie 4.0 ist es, die Stärken von Menschen und Maschinen optimal zu nutzen, um gemeinsam die besten Ergebnisse in einer bestimmten Branche zu erzielen.
Manufacturing Execution System (MES) ist ein notwendiger Bestandteil der Technologie der Vierten Industriellen Revolution. Er ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Existenz von Industrie 4.0. Die MES-Lösungen ermöglichen, dank der Integration von Maschinen, die in der Produktionshalle arbeiten, mit fortschrittlichen IT-Systemen, eine wirksame Überwachung des Produktionsfortschritts des Unternehmens in jeder Phase. Durch den Einsatz modernster IT-Technologien in Verbindung mit Automatisierungselementen ermöglicht das Manufacturing Execution System die kontinuierliche Überwachung der einzelnen Produktionsprozesse und die Gewinnung notwendiger Informationen über diese. Das MES-System ermöglicht unter anderem die Datenerfassung in Echtzeit direkt von den Maschinen und den ständigen Zugriff auf die erfassten Informationen. Dies wiederum ermöglicht es, potenzielle Probleme schnell zu erkennen und somit sofort auf eine bestimmte Gefahren zu reagieren. Dies verbessert die Gesamtqualität der Produktion und senkt ihre Kosten. Darüber hinaus erlauben die MES-Systeme, Daten mit einem sehr hohen Detaillierungsgrad zu sammeln und zu analysieren. Dies ermöglicht eine Anpassung der Produktion an die sich ändernden Bedürfnisse der Abnehmer. Ein sehr wichtiges Element von Manufacturing Execution Systems ist die Möglichkeit der Überwachung und Durchführung verschiedener Analysen, die sich auf den Produktionsprozess auswirken. Die MES-Systeme sind zweifelsohne das Kernstück der Vierten Technologischen Revolution und ein unverzichtbares Element der sog. Smart Factory. Der Einsatz von MES-Lösungen bedeutet auch die Unterstützung von Aufgaben im Zusammenhang mit der Optimierung von Produktionsprozessen oder einen einfachen Zugriff auf alle Unterlagen. Eine sehr wertvolle Funktion von MES-Systemen ist auch die Möglichkeit, die Übereinstimmung von Produktionsprozessen mit technologischen und qualitativen Vorgaben zu überprüfen. Nicht unbedeutend ist auch die Möglichkeit, auf der Grundlage der gesammelten hochwertigen Daten detaillierte Vergleichsanalysen durchzuführen, was zu einer kontinuierlichen Verbesserung und Anpassung der Prozesse an die anspruchsvolle Realität führt.
Wie bereits am Beispiel von MES-Systemen dargestellt, bringt die Einführung von Industrie 4.0-Elementen in einem Unternehmen viele Vorteile mit sich, die unter anderem mit der Steigerung der Produktionsleistung und ihrer Optimierung verbunden sind. Die Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 bieten viele wirksame Werkzeuge für den Produktionsprozess. Eine der Auswirkungen der Anwendung der Industrie 4.0-Technologie sind die vielfältigen Möglichkeiten der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine und direkt zwischen den Maschinen. Ein weiteres charakteristisches Element von Industrie 4.0 ist die Internet of Things (IoT)-Technologie: Die Vernetzung vieler Objekte und Geräte (z. B. Produktionslinien, Maschinen, Roboter, Computer oder Smartphones) bringt nicht nur im Alltag viele Vorteile (z. B. intelligente Häuser), sondern beeinflusst auch den Produktionsprozess und erhöht dessen Leistung erheblich. Das industrielle Internet der Dinge ermöglicht eine effektive Kommunikation zwischen verteilten Sensoren, Maschinen und anderen Netzwerkelementen. Man sollte auch beachten, dass viele Unternehmen auf der Grundlage großer Datenbanken basieren. Das fortschrittliche Cloud Computing ist eine weitere Errungenschaft der Vierten Industriellen Revolution, die selbst extrem große Datenbanken effizient und sehr intuitiv nutzbar macht. Die Kombination von Clouds und IoT bedeutet, dass die Möglichkeiten der Datenerfassung, -verarbeitung und -analyse in Fabriken und Unternehmen praktisch unbegrenzt sind. Der Einsatz einer innovativen vernetzten Cloud und die Analyse von Daten über die Cloud ermöglichen eine bessere Vorhersage des Reparaturbedarfs von Maschinen und anderen Anlagen, was wiederum die Wartungsprozesse vereinfacht. Die Cloud bedeutet auch einen einfacheren Wissensaustausch – insbesondere in internationalen Unternehmen. Gemäß der Idee von Industrie 4.0 spielen unter anderem intelligente Messsensoren eine Schlüsselrolle in Produktionsprozessen. Technologisch fortschrittliche Sensoren, die mit dem Netz verbunden sind, sind ein unschätzbares Instrument zur Verbesserung der Qualität, der Sicherheit und auch der Produktionsleistung. Solche kommunikationsfähigen Sensoren (z. B. Wägezellen) können, in Verbindung mit einer Ferndiagnose von Problemen, viele kostspielige Standzeiten verhindern.
Dank der Digitalisierung, Automatisierung und Robotisierung von industriellen Prozessen in Verbindung mit dem Einsatz der neuesten Industrie 4.0-Technologien ist es viel einfacher, ein Unternehmen zu schaffen, das auf die Realität der modernen Welt angepasst ist und gleichzeitig schnell auf die notwendigen Änderungen z. B. in technologischen Prozessen reagiert. Ein solches, auf die Vierte Industrielle Revolution angepasstes Unternehmen, ist eine Smart Factory. In einem solchen Unternehmen können, durch den Einsatz des Internets der Dinge und anderer Komponenten der Industrie 4.0, zuverlässige und integrierte Systeme aus Sensoren und Maschinen, die die Produktionseffizienz fördern, die Effektivität von Maschinen erhöhen und auch eine sehr schnelle Reaktion auf mögliche Fehler oder Ausfälle ermöglichen, geschaffen werden. Die Industrie der vierten Generation wird unter anderem durch das kontinuierliche Wachstum von Daten, deren Analyse und die Nutzung der mobilen Kommunikation zur Übertragung dieser Daten angetrieben. Diese Industrie hätte sich ohne die zunehmende Automatisierung der Produktionsprozesse nicht entwickeln können. In einer Smart Factory ist, dank fortschrittlicher Digitalisierungs-, Automatisierungs- und Robotisierungstools, eine ständige Veränderung und Anpassung an neue Aufgaben möglich. Ein Befehl, der direkt vom CAD-, MES- oder SCADA-System gesendet wird, reicht aus, damit die Smart Factory die entsprechenden Mechanismen selbständig umsetzen kann. Dies schafft unter anderem die Möglichkeit einer Kleinserienproduktion zu Massenproduktionskosten. Zur Idee einer Smart Factory gehört auch die Möglichkeit, Mitarbeiter selbstständig zu managen, z.B. indem Aufgaben direkt an die, in einem Netzwerk arbeitende Smartphones oder Tablets verteilt werden. Eine Smart Factory kann auch die fristgerechte Auftragsabwicklung überwachen, Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) nutzen oder große Datenmengen – Big Data – verarbeiten.
Wie man sieht, ist Industrie 4.0 keine futuristische Vision mehr, die direkt aus Science-Fiction-Büchern und -Filmen stammt, sondern eine Realität, die vor unseren Augen geschaffen und entwickelt wird. Der Einsatz von Schlüsseltechnologien der Industrie der Vierten Generation ermöglicht den Aufbau von Unternehmen, die sich durch einen kontinuierlichen Optimierungsprozess auszeichnen, der u. a. zur Kostensenkung führt. Die Ideen der Digitalisierung, Automatisierung und Robotisierung funktionieren nicht nur in großen, sondern auch in mittleren und kleinen Unternehmen gut und eröffnen ihnen neue Möglichkeiten. Die Instrumente der Industrie 4.0. wirken sich in jedem Unternehmen, unabhängig von der Größe, positiv auf die Produktionsleistung aus. Es ist dabei wichtig, die relevanten Systemelemente an die Art und Größe eines bestimmten Unternehmens anzupassen. Durch den Einsatz von Industrie 4.0-Technologien kann man individualisierte Produkte, die im Auftrag des Kunden entwickelt werden, auf wirtschaftliche Weise produzieren. Die Lösungen der Vierten Industriellen Revolution legen auch einen großen Wert auf die Cybersicherheit und die Entwicklung von cyber-physischen Systemen (CPS), die mechatronische, elektronische und kommunikative Systeme mit der Software kombinieren. Gleichzeitig ebnen die Ideen und Technologien der Industrie 4.0 den Weg für weitere Konzepte, die eine noch stärkere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine in den Vordergrund stellen werden.
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