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Industrie 4.0

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Industrie 4.0

Beitrag  Andy am Mi Apr 19, 2017 10:23 pm

Industrie 4.0 ist ein Begriff, der auf die Forschungsunion der deutschen Bundesregierung und ein gleichnamiges Projekt in der Hightech-Strategie der Bundesregierung zurückgeht; zudem bezeichnet er ebenfalls eine Forschungsplattform.[1][2][3] Die industrielle Produktion soll mit moderner Informations- und Kommunikationstechnik verzahnt werden.[4] Technische Grundlage hierfür sind intelligente und digital vernetzte Systeme. Mit ihrer Hilfe soll eine weitestgehend selbstorganisierte Produktion möglich werden: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte kommunizieren und kooperieren in der Industrie 4.0 direkt miteinander.[4] Durch die Vernetzung soll es möglich werden, nicht mehr nur einen Produktionsschritt, sondern eine ganze Wertschöpfungskette zu optimieren. Das Netz soll zudem alle Phasen des Lebenszyklus des Produktes einschließen – von der Idee eines Produkts über die Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis hin zum Recycling.[4]

Bezeichnung

Mit der Bezeichnung „Industrie 4.0“ soll das Ziel zum Ausdruck gebracht werden, eine vierte industrielle Revolution einzuleiten. Die erste industrielle Revolution bestand in der Mechanisierung mit Wasser- und Dampfkraft, darauf folgte die zweite industrielle Revolution: Massenfertigung mit Hilfe von Fließbändern und elektrischer Energie, daran anschließend die dritte industrielle Revolution oder digitale Revolution mit Einsatz von Elektronik und IT (v. a. die speicherprogrammierbare Steuerung) zur Automatisierung der Produktion.[5] Mit dem Ausdruck „4.0“ wird Bezug genommen auf die bei Software-Produkten übliche Versionsbezeichnung, die bei größeren Änderungen von einer neuen Version spricht, die erste Ziffer der Versionsnummer um Eins erhöht und gleichzeitig die zweite Ziffer auf Null zurücksetzt.

Die Begriffswahl wird auch kritisiert. Die Begriffe Erste, Zweite und Dritte industrielle Revolution wurden historisch im Nachhinein gebildet. Die Ziffer 4.0 soll einen Bezug zu den Vorgänger-Revolutionen herstellen und es soll zum Ausdruck kommen, dass die Veränderung eine gleiche Bedeutung hätte.[6] Der Autor Wolfgang Halang kritisiert den selbstreklamierten Anspruch der vierten industriellen Revolution als „sicher vermessen und unseriös“ und bezieht sich auf Rainer Drath: „Bemerkenswert ist die Tatsache, dass erstmals eine industrielle Revolution ausgerufen wird, noch bevor sie stattgefunden hat“.[7] Da die technologische Grundlage die Mikroelektronik ist und somit gegenüber der Dritten industriellen Revolution unverändert ist, spricht der Industrieforscher Hartmut Hirsch-Kreinsen von einer „zweiten Phase der Digitalisierung“.[8]
Organisationsgestaltungsprinzipien

Industrie 4.0 ist ein Organisationsgestaltungskonzept, das aus vier grundlegenden Organisationsgestaltungsprinzipien besteht. Diese Prinzipien unterstützen Unternehmen bei der Identifikation und Implementierung von Industrie-4.0-Szenarien.[9]

Vernetzung: Maschinen, Geräte, Sensoren und Menschen können sich miteinander vernetzen und können über das Internet der Dinge oder das Internet der Menschen kommunizieren.
Informationstransparenz: Sensordaten erweitern Informationssysteme digitaler Fabrikmodelle, um so ein virtuelles Abbild der realen Welt zu erstellen.
Technische Assistenz: Assistenzsysteme unterstützen den Menschen mit Hilfe von aggregierten, visualisierten und verständlichen Informationen. So können fundierte Entscheidungen getroffen und auftretende Probleme schneller gelöst werden. Außerdem werden Menschen bei anstrengenden, unangenehmen oder gefährlichen Arbeiten physisch unterstützt.
Dezentrale Entscheidungen: Cyberphysische Systeme sind in der Lage, eigenständige Entscheidungen zu treffen und Aufgaben möglichst autonom zu erledigen. Nur in Ausnahmefällen, zum Beispiel bei Störungen oder Zielkonflikten, überträgt es die Aufgaben an eine höhere Instanz.

Geschichte und Akteure
Der Begriff wurde von Henning Kagermann, Wolf-Dieter Lukas und Wolfgang Wahlster geprägt und erstmals 2011 zur Hannovermesse in die Öffentlichkeit getragen.[10] Im Oktober 2012 wurden der Bundesregierung Umsetzungsempfehlungen übergeben. Am 14. April 2013 wurde auf der Hannover-Messe der Abschlussbericht mit dem Titel Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 des Arbeitskreises Industrie 4.0 vorgelegt. Der Arbeitskreis stand unter dem Vorsitz von Siegfried Dais (Robert Bosch GmbH) und Henning Kagermann (acatech).


Nahtlose Kommunikation vom Sensor bis ins Internet ist eine Voraussetzung für Industrie 4.0 (Quelle: Institut für industrielle Informationstechnik)

Die zuständige Promotorengruppe der Forschungsunion blieb auch nach Vorlage des Berichtes noch aktiv, so u. a. in der Arbeitsgruppe Industrie 4.0 der gleichnamigen Plattform Industrie 4.0, einem Zusammenschluss der Branchenverbände Bitkom, VDMA und ZVEI. Die Plattform Industrie 4.0 wurde seitdem weiter ausgebaut und steht inzwischen unter der Leitung der Bundesministerien für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie Bildung und Forschung (BMBF). Ziel der Plattform ist die Weiterentwicklung des Begriffes der Industrie 4.0 im Dialog von Gewerkschaften, Wirtschaftsverbänden, Unternehmen, Wissenschaft und Politik.[11]
Bedeutung

Kennzeichnend im Bereich der Industrieproduktion sind die starke Anpassung (bis zur Losgröße 1) der Produkte unter den Bedingungen einer hoch flexibilisierten (Großserien)-Produktion (vgl. auch Mass Customization). Die für Industrie 4.0 notwendige Automatisierungstechnik soll durch die Einführung von Verfahren der Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration,[12] Selbstdiagnose und Kognition intelligenter werden und die Menschen bei ihrer zunehmend komplexen Arbeit besser unterstützen / assistieren.[13] Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen das hohe Nutzenpotenzial von Industrie 4.0 zur Produktionszeitverkürzung, Steigerung der Automatisierung, Produktion von kundenindividuellen Produkten und Einbindung von ungenutzten Daten aus der Produktion auf.[14]

Deutschland ist mit einem vergleichsweise sehr hohen Anteil industrieller Wertschöpfung auf den Erfolg der Initiative angewiesen und möchte sowohl Leitanwender, d. h. führender Nutzer der Technologien, wie auch Leitanbieter als führender Fabrikausrüster sein. Unternehmen wie die Robert Bosch GmbH haben dies in ihrer Unternehmensstrategie verankert.[15]

Laufende Projekte zur Industrie 4.0 sind zum Beispiel die im Rahmen der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern geförderte Exzellenzcluster Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer, der BMBF-Spitzencluster „Intelligente technische Systeme OstwestfalenLippe“ („it’s OWL“), der Forschungscampus[16] Arena 2036[17] sowie die Verbundprojekte diverser Bekanntmachungen des BMBF[18] und des Programms Autonomik des BMWi[19]. Eine Übersicht über nationale Projektaktivitäten und Beispiele zeigt die Landkarte Industrie 4.0.[20]
Herausforderungen

Die Plattform Industrie 4.0 hat zum Ziel, IT-Technologien mit Produktionstechnologien zu verschmelzen, um dadurch neue, innovative Produkte und Leistungen zu ermöglichen. Dies beinhaltet zahlreiche Herausforderungen. Es müssen technische Standards und Normen entwickelt werden, damit eine Kommunikation zwischen Mensch und Maschine bzw. Maschine und Maschine ermöglicht wird. Das Thema Datensicherheit erhält eine äußerst hohe Priorität. Es ergeben sich zahlreiche bis heute ungeklärte rechtliche Fragen. Weiterhin muss für das Thema Industrie 4.0 ein breites Verständnis in der Fachwelt geschaffen werden und es muss auf gesellschaftlicher Ebene eine allgemeine Akzeptanz finden. In diesem Zusammenhang ergeben sich außerdem noch offene Fragen zur Aus- und Weiterbildung.[11]
Entwicklungen im Ausland

Der Begriff „Industrie 4.0“ ist eine deutsche Wortschöpfung, so gibt es beispielsweise das Wort „industry 4.0“ als englische Entsprechung nicht. Ähnliche Initiativen gibt es allerdings in vielen Ländern. In den USA besteht sie unter der Bezeichnung „Industrial Internet Consortium“, kurz IIC.[21] Das Industrial Internet Consortium wurde im März 2014 von den Unternehmen AT&T, Cisco, General Electric, IBM und Intel gegründet. Es ist eine Non-Profit-Organisation, die bis Anfang 2016 bereits auf über 200 Mitglieder gewachsen ist, wobei auch Nicht-US Unternehmen zu den Teilnehmern zählen. Neue Internet-Technologien sollen gemeinsam gefördert werden, wobei der Ansatz nicht auf den Industriesektor beschränkt ist. Das IIC ist auch auf andere Geschäftsfelder (z. B. Dienstleistungen) und auf alle Prozessstufen entlang der gesamten Wertschöpfungskette ausgerichtet.[22] Weitere Initiativen gibt es in Japan unter dem Namen „Industrial Value-Chain Initiative“, kurz IVI.[23] Initiatoren sind japanische Großunternehmen. China hat im Fünfjahresplan von 2015 ebenfalls Initiativen ähnlich der deutschen Plattform Industrie 4.0 ergriffen.[24] Sie sollen den angestrebten Wandel vom Niedriglohnland zur globalen Industriemacht maßgeblich unterstützen (siehe auch: Made in China 2025[25]).[26] Auch Südkorea investiert in sogenannte smart factories[27]. In mehreren Ländern Europas gibt es weitere Aktivitäten, die mit der Industrie 4.0 Plattform vergleichbar sind, so z. B. in Frankreich unter dem Namen: „Industrie du futur“.
Rezeption der Plattform Industrie 4.0

Im Klassiker der BWL, Wöhes „Einführung in die Allgemeine Betriebswirtschaftslehre“, wird das Thema „Industrie 4.0“ erstmals in der 26. Auflage (2016) angesprochen.
Fokus

Das Autorenteam des Kompendiums Industrie 4.0 bemängelt vor allem die einseitige Fokussierung auf die Smart Factory, während Veränderungen in den Wertschöpfungsstrukturen weitgehend ausgeblendet würden (z. B. „Plattformisierung“).
Koordination

Kritisiert wird, dass es auch an einem gemeinsamen Vorgehen deutscher und europäischer Unternehmen fehle – im Gegensatz zu Ländern wie Korea, Japan, China und die USA, die nahezu zeitgleich auf das Thema setzen.

Im Februar 2015 erklärte Reinhard Clemens von T-Systems die Ziele der Plattform für vorerst verfehlt, da es sowohl an konkreten Ergebnissen, als auch an Koordination mangele. „Außer Gremienarbeit und Maßnahmenempfehlungen gibt es bisher keine konkreten Ergebnisse und kein konzertiertes Vorgehen deutscher Unternehmen in Sachen Industrie 4.0.“[28]
Generell

Noch grundlegender in Frage gestellt und ausgiebig kritisch beleuchtet wird Industrie 4.0 von den Autoren Andreas Syska und Philippe Lièvre in ihrer Monografie Illusion 4.0 – Deutschlands naiver Traum von der smarten Fabrik: "Zudem basiert Industrie 4.0 auf dem Denkfehler, dass ein nicht lineares und soziales System wie eine Fabrik mit Algorithmen steuerbar ist. Das hat noch nie funktioniert und dies wird auch dieses Mal so sein."[29] In diesem Werk finden sich auch viele belegte Hintergrundinformationen zur Entstehung von Industrie 4.0.
Filmische Dokumentationen

Vortrag Künstliche Intelligenz und Industrie 4 0 Andreas Wagener Hochschule Hof, 2016


Dokumente

vorläufige Umsetzungsempfehlungen Industrie 4.0 der Forschungsunion (PDF; 2,6 MB)
Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft und acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften e. V.: Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern – Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0, Frankfurt 2013. (PDF; 5,8 MB)
Studie zur Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0 (PDF; 5.46 MB) des Fraunhofer IAO
Studie Fraunhofer IAO: Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0 (PDF; 5,47 MB)
Studie Fraunhofer IAO & Bitkom: Industrie 4.0 – Volkswirtschaftliches Potenzial für Deutschland (PDF; 2,19 MB)
Studie "Industrie 4.0: Volks- und betriebswirtschaftliche Faktoren für den Standort Deutschland", Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 03.2015 (PDF; 2,4 MB)
Industrie 4.0. In: Jens Fromm und Mike Weber, Hg., 2014: ÖFIT-Trendschau: Öffentliche Informationstechnologie in der digitalisierten Gesellschaft. Initiale Lieferung im Juli 2014. Berlin: Kompetenzzentrum Öffentliche IT. http://www.oeffentliche-it.de/trendschau. (PDF; 360 kB)
Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 – Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0 Plattform Industrie 4.0 (2013–2015) (Projekt der Verbände BITKOM e. V., VDMA e. V. und ZVEI e. V.)
Studie des Fraunhofer IAO zu Technologie- und Patentmonitoring chinesischer Industrie 4.0-Erfindungen veröffentlicht, abgerufen am 29. Juni 2015


Quelle
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