Was sind die Zukunftstrends in der Industrie 4.0?

Der Begriff Industrie 4.0 bezieht sich in erster Linie auf den Einsatz digitaler Technologien und von Automatisierung mit dem Ziel, die Leistung von Fertigungsstätten zu transformieren. Auf der Grundlage von drei Hauptströmungen – Automatisierung, Datentechnologien und Integration von Maschine, Software und Mensch – unterstützt die Industrie 4.0 die Optimierung der Produktion, die bessere Nutzung von Anlagen und die Steigerung der Arbeitsproduktivität.

Dabei geht es im Wesentlichen um die nahtlose Interaktion zwischen Software, Betriebsmitteln und Menschen, welche die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Informationen verbessern soll, die zwischen den Systemen des Herstellers und deren Bedienern und Betreibern ausgetauscht werden. Durch die breitflächige Integration relevanter Echtzeitdaten, die direkt an die Entscheidungsträger in der Führungsebene eines Unternehmens und in die Cloud weitergeleitet werden, sprengt die Industrie 4.0 die Grenzen nach oben.

Industrie 4.0 umfasst vor allem M2M-Daten (Machine-to-Machine), wichtige Leistungskennzahlen der Produktionsstätten und andere erweiterte Erkenntnisse, die eine viel bessere operative Integration bieten. Sie lässt sich unterschiedlich interpretieren, aber viele Unternehmen sehen sie als die Integration der Fertigungsstätte in die Führungsebene und darüber hinaus.

High-Speed-Kommunikation

Mit der Explosion von Daten von verbundenen Maschinen und Geräten müssen die verwendeten Konnektivitätsmethoden angepasst werden, um den wachsenden Datenverkehr bewerkstelligen zu können. Systeme und Lösungen, die riesige Datenströme erzeugen, wie Drohnen, Videokameras mit Selbsterkennung und Augmented Reality, erfordern mindestens 5G-Konnektivität. Abhängend von den Anwendungen wird erwartet, dass 5G in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des IoT spielen wird.

Und dafür gibt es gute Gründe. Zu den Vorteilen von 5G gehören eine schnellere Netzwerkgeschwindigkeit, eine geringere Latenz, eine optimierte Versorgung, damit mehr Geräte angeschlossen werden können, ein geringerer Stromverbrauch und Network Slicing, das Fertigungsunternehmen ein eigenes sicheres Netzwerk mit garantierter Servicequalität (QoS) bietet. Mit Network Slicing können verschiedene Bereiche in der Fertigungsstätte mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Latenzen arbeiten, sodass Administratoren wertvolle Bandbreite von unkritischen Systemen an Bereiche mit höherer Datenintensität neu zuweisen können.

Augmented Reality

Da Zeit in einer Produktionsumgebung entscheidend ist, insbesondere wenn Anlagen aufgrund von Wartungstätigkeiten oder Ausfällen nicht am Netz oder außer Betrieb sind, ist ein schneller Zugriff auf Wartungsinformationen wichtig. Ingenieure und Prozessbetreiber werden von Augmented Reality profitieren, was mehr Wissen in Formaten bietet, die Menschen leicht verstehen und verwenden können. Dadurch können sie bessere und schnellere Entscheidungen auf der Grundlage von Fakten und konkreten Daten treffen.

Die Augmented Reality-Technologie, die bereits im Metaversum und beim Gaming existiert, wird sich auch in der Fertigungsumgebung verbreiten. Bereits jetzt üben Ärzte mit Augmented-Reality-Headsets und haptischen Handschuhen, mit denen sie in einer Augmented-Reality-Situation Eingriffe durchführen und Fähigkeiten entwickeln können – lange bevor sie jemals in einem echten Operationssaal an einem lebenden Patienten stehen.

Einfachere und schnellere Programmierung

Eine der Anforderungen im Zuge der Entwicklung von Industrie 4.0 besteht darin, den sich aktuell wandelnden Fähigkeiten in der Belegschaft Rechnung zu tragen. Ältere Ingenieure und technische Mitarbeiter verlassen die Branche und nehmen ihre Fähigkeiten mit. Zu diesen Fähigkeiten gehört unter anderem auch ein traditionellerer Ansatz für die Programmierung. Das bedeutet, dass einfachere Möglichkeiten zur Programmierung von Geräten und Systemen erforderlich sind, die berücksichtigen, dass neuere Mitarbeiter „Digital Natives“ sind.

Ein wichtiger Aspekt ist eine Low-Coding-App-Plattform, die viele Softwareentwickler dazu veranlasst hat, die Notwendigkeit zu unterstreichen, sich mit dieser Low-Code-Technologie und -Fähigkeit vertraut zu machen. Früher hat es vielleicht ein paar Wochen gedauert, bis eine Automatisierungsroutine mit Leiterlogik entwickelt war und ihre Programme über die gesamte Linie hinweg richtig eingestellt waren. Jetzt ist es mit der Drag & Drop-Konfigurationstechnologie nur noch eine Frage von Minuten. Damit wird die Einführung automatisierter Prozesse be-schleunigt, auch wenn ältere Fähigkeiten in der Belegschaft abnehmen, weil der Teil der Programmierung, der früher am längsten gedauert hat, jetzt viel schneller und ohne das zuvor erforderliche Fachwissen automatisch durchgeführt werden kann.

Künstliche Intelligenz

KI wird in der gesamten Fertigung in einer Reihe von Industrie 4.0-Anwendungsfällen eingesetzt, einschließlich der Erfassung und Analyse von Daten für die vorausschauende Wartung, beim maschinellen Lernen zur Optimierung von Prozessen und somit zur Verbesserung der Qualität, zur Steigerung der Effizienz und zur Energieeinsparung sowie zur Echtzeit-Optimierung und -Nachverfolgung der Produktion. Sie kann auch dazu zum Einsatz kommen, neue Mitarbeiter zu schulen, indem die Fähigkeiten der erfahrenen Maschinisten, Bediener und Ingenieure des Unternehmens erlernt und im Rahmen von virtuellen oder Augmented-Reality-Schulungen weitergegeben werden.

Große Unternehmen setzen viele Ressourcen für die Einstellung von Datenanalyseexperten ein. Künstliche Intelligenz, bei der Sie diese Daten nehmen können und nicht nur eine Maschine haben, die feststellt, was benötigt wird, und Optionen präsentiert, sondern auch eine hochgradig fundierte Entscheidung damit trifft, wird zu viel mehr Autonomie in Produktionsstätten führen.

Die beschriebene Autonomie reduziert den Zeitaufwand bei der Entscheidungsfindung über Verbesserungen und Aufgaben, die zur Optimierung von Prozessen erforderlich sind. Das Ergebnis ist weniger Ausschuss, eine schnellere Reaktion auf Ereignisse und eine höhere Gesamtqualität durch besser abgestimmte Prozesse.

Ein Beispiel dafür sind die Lösungen von Red Lion Controls. Die Produkte können mit praktisch allem kommunizieren, indem sie Daten abrufen, diese aggregieren und dann an ihr jeweiliges Ziel, auch an die Cloud, senden. Das bedeutet, dass Anwender, die FlexEdge von Red Lion verwenden, Daten von allen Elementen auf der Anlagenebene abrufen, sie mithilfe von Edge-Gerät-Computing-Intelligenz verarbeiten und diese Informationen dann an die Cloud senden können. Die Cloud kann mit diesen Daten alles tun, was Sie benötigen, einschließlich der Verwendung von künstlicher Intelligenz oder maschinellem Lernen, um die Effektivität bestehender Prozesse zu analysieren oder neue Vorgehensweisen vorzuschlagen.

Bessere Integration von BT- und IT-Daten

Ein weiterer Trend ist die zunehmende Annäherung der traditionell getrennten Bereiche Betriebstechnik (BT) und Informationstechnik (IT). BT-Systeme überwachen Ereignisse, Prozesse und Geräte und nehmen Anpassungen in Unternehmens- und Industriebetrieben vor, während IT-Systeme für datenzentriertes Computing eingesetzt werden.

Industrie 4.0 wird eine Konvergenz von mechanischen Maschinen, elektromechanischen Geräten und anderen industriellen Betriebsmitteln mit der jüngeren digitalen Welt der Server, Speicher und Netzwerke erzeugen. Bei richtiger Umsetzung führt diese IT/BT-Konvergenz wiederum zur Zusammenführung von Geschäftsprozessen, Erkenntnissen und Kontrollen in einem vollständig koordinierten und einheitlichen System.

Die größte Veränderung sollen laut Red Lion Beschleunigung und Annahme sein. Da immer mehr Menschen verstehen, dass es bei Industrie 4.0 darum geht, BT-Daten mit IT-Daten zu verbinden, um ein Geschäftsergebnis zu verbessern, lassen sich heute viele der mit der Lieferkette in Zusammenhang stehenden Probleme lösen.

Es geht nun darum Wege zu finden, BT-Daten zu nehmen und mit IT-Daten zu verbinden und bessere Geschäftsmodelle zu schaffen. Darüber hinaus soll schließlich ein Übergang zu Industrie 5.0 entstehen. Während es bei Industrie 4.0 darum geht, zusätzlichen Wert aus industriellen Anwendungen zu gewinnen, bedeutet Industrie 5.0, diesen Wert mit Zinsen erneut zu investieren.

Fazit

Angesichts der Notwendigkeit, die zunehmend unterschiedlichen Bedürfnisse von Anwendern zu erfüllen, sowohl im Qualitäts- als auch im Preiswettbewerb zu bestehen, effizienter zu sein, den Energieverbrauch zu reduzieren und mit einem immer unberechenbareren Geschäftsumfeld umzugehen, müssen Hersteller in allen Branchen flexibler und reaktionsschneller sein, wenn sie in einer Industrie 4.0-Zukunft erfolgreich sein möchten.

Wenn die Führungsebene die Echtzeit-Informationen, die sie über das Geschehen in der Fertigungsstätte erhält, gut zu nutzen weiß, dann ist alles möglich. Die Grenzen nach oben werden tatsächlich gesprengt.