Wie unterscheidet sich Industrie 4.0 von der vorherigen Generation?

Industrie 4.0 ist der nächste Schritt in unserer globalen, digitalen, fertigungstechnischen und industriellen Entwicklung.

Die Menschheit ist ständig und unweigerlich innovativ, und in den letzten Jahren gab es einige der bedeutendsten Digitalisierungssprünge seit einer Generation.

Aber diese „Erfindung“, neben vielen anderen, ist nur die jüngste Iteration innerhalb dessen, was wir heute Industrie 4.0 oder die vierte industrielle Revolution nennen – die kontinuierliche, weltweite, facettenreiche Entwicklung der Fertigungsindustrie. Der Lohn dieser großen Sprünge in der Produktionsleistung und den Produkten sind neue Wege, um zu arbeiten, zu schaffen, zu leben, Nahrung und Energie bereitzustellen, die Wirtschaft zu verwalten, Kontakte zu knüpfen und die Menschen gesund zu halten.

Foto von Rob Lambert, aufUnsplash.

Wie weiter unten erörtert, hatte jede Generation ihren evolutionären „Moment“ – eine Kreation oder Erfindung, die den Status quo der Fertigungsindustrie verändert und neue Möglichkeiten eröffnet. Diese Erfindungen deuten auf einen Wandel in der Art und Weise hin, wie wir leben und Fortschritt wahrnehmen, und sind typisch für jede industrielle Revolution.

Denken Sie an die Dampfmaschine, das Fließband, die Kernenergie und den Flugverkehr – alles Zeichen für eine neue Normalität, eine neue Art zu leben und zu arbeiten, die die Entwicklung der Menschheit veränderte, und das alles aus den Werkstätten und Maschinenräumen der Hersteller weltweit.

Wir befinden uns jetzt zwischen Industrie 3.0 und 4.0 – ja, wir haben bereits einen Sprung gemacht.

Die Entwicklung von KI-Systemen bringt AGI näher. Aber was um alles in der Welt ist Industrie 4.0 und die vierte industrielle Revolution, wie unterscheidet sich Industrie 4.0 von der vorherigen Generation, und warum ist es wichtig, dass wir diese Industriezeitalter als solche bezeichnen?

Wir können die Rhythmen der Geschichte in jedem Zeitalter sehen und daraus lernen, wie sich Makroveränderungen auf die Menschen auswirken, um sicherzustellen, dass unsere
nächste
industrielle Revolution niemanden zurücklässt.

Wie aus Industrie 1.0 Industrie 4.0 wurde

Hier ist eine Visualisierung der verschiedenen Phasen der industriellen Produktion und wo wir uns im Jahr 2023 befinden, wenn wir über den Abgrund einer neuen Ära der Computer, cyber-physischer Systeme, KI und neuer Formen der industriellen Produktion blicken.

Bildquelle: „Christoph Roser bei AllAboutLean.com„

Was war Industrie 1.0?

Industrie 1.0 bezieht sich auf die erste industrielle Revolution – eine Periode von der Mitte des 18. Jahrhunderts bis zum Ende des 19. Jahrhunderts, die durch das Aufkommen der mechanisierten Fertigung und der industriellen Produktion gekennzeichnet ist.

Denken Sie an Dampfkraft, Kohlekraft, die ersten Fabriken, den Aufstieg fabrikzentrierter Städte und die Anfänge von Massenbewegungen von Arbeitskräften und Investitionen in städtische Gebiete und Gebiete mit hoher Industrieproduktion.

Frühe Anzeichen deuteten auf eine deutliche Verbesserung der Lebensbedingungen hin und legten den Grundstein für das Zeitalter der Massenproduktion. Aber es war eine Ära, die von Ungleichheit, schlechten Sicherheitsstandards, Kinderarbeit, der anhaltenden Verderbnis von Sklaverei und beweglicher Arbeit, dem Aufstieg von Imperien und dem erheblichen, zerstörerischen Entzug von Vermögenswerten aus dem globalen Süden und Osten heimgesucht wurde.

Was War Industrie 2.0?

Industrie 2.0 war die Ära der Massenproduktion – das Fließband, die Zentralisierung und Monopolisierung der Fertigung und das Ende der spezialisierten Heimindustrien, die alle von einem neuen Stück weltverändernder Technologie angetrieben wurden – der Elektrizität.

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Das perfekte Beispiel für Industrie 2.0 war das Auto – die ideale Verschmelzung von Fließbandeffizienz, neuer technischer Leistung, schnell gelieferter Infrastruktur, umfassender Lieferketten- und Arbeitskontrolle sowie steigenden Kundeninvestitionen und Investitionsausgaben. Andere bemerkenswerte Erfindungen – wie die Atomkraft – sind ebenfalls Säulen der Industrie 2.0, ebenso wie die signifikante Verlagerung von Geld, Macht und Einfluss in den Westen über supranationale Organisationen wie die UNO und die NATO. Industrie 2.0 kann aber auch als das Zeitalter des Weltkriegs bezeichnet werden. Industrialisierte Formen der Kriegsführung brachten Mitte des 20. Jahrhunderts Hunderten von Millionen Menschen weltweit unsägliches Leid, und aus den Fließbändern unserer Kriegswirtschaften rollten die neuen Machtwerkzeuge – die Atombombe, Nervengifte, Drohnen und biologische Waffen.

Was War Industrie 3.0?

Die dritte industrielle Revolution war das, was wir heute die digitale Revolution nennen – sie umfasste den Aufstieg des Computers, der Roboterfertigung, der E-Mail, des Internets, der Automatisierung und das Aufkommen von Cloud Computing und softwaregesteuerter Effizienz, die Ende des 20. Jahrhunderts zum Leben erweckt wurden.

Andere verbraucherorientierte Kreationen definieren ebenfalls die dritte industrielle Revolution, wie billige Flugreisen, soziale Medien, der Aufstieg des Mobiltelefons, des Elektroautos und die Produktion erneuerbarer Energien.

Aber auf der anderen Seite der revolutionären Medaille treten einzigartige Dysfunktionen des 21. Jahrhunderts hervor – die Erosion des Vertrauens in öffentliche und soziale Institutionen durch das Aufkommen alternativer Wahrheiten, die online generiert werden, unsichere globale Lieferketten, die unter Stress verkümmern, riesige Reichtumshortungen durch die Superreichen und das langsame Rinnsal neuer Formen der Massenmigration – ganz zu schweigen von dem zunehmenden Schreckgespenst von Wasserknappheit und Ernährungsunsicherheit – während die Klimakrise beginnt, ihren Griff zu verschärfen.

Was macht Industrie 4.0 aus?

• „Die vierte industrielle Revolution wird das, was in der dritten mit der Einführung von Computern und Automatisierung begann, mit intelligenten und autonomen Systemen erweitern, die auf Daten und maschinellem Lernen basieren.“

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Industrie 4.0 ist der Ort, an dem sich unsere physische und digitale Welt vereinen – die typischen Fortschrittsträger von Industrie 4.0 sind das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Big Data, und wie sich diese Kreationen mit menschlichen Netzwerken und industriellen Fähigkeiten weltweit überschneiden.

Kurz gesagt, Industrie 4.0 optimiert das, was in Industrie 3.0 passiert ist, indem sie mehr Interkonnektivität und Dezentralisierung zwischen Kulturen, Wissenszentren, Herstellern und Anwendern schafft.

Natürlich muss die Zukunft von Industrie 4.0 und der Übergang zu Industrie 5.0 noch entdeckt werden. Die unglaublichen Veränderungen, die sich im 21. Jahrhundert in der Fertigung vollzogen haben, werden heute durch die Digitalisierung und die daraus resultierenden Effizienzgewinne stark vorangetrieben. Sie wirken sich auf alles aus, von Fertigungsprozessen über Prinzipien und Technologien bis hin zu der Art und Weise, wie die Fertigung angetrieben, geliefert, genutzt oder verstanden wird.

Auch wenn die Zukunft ungewiss ist, sind die Voraussetzungen für eine Zeit geschaffen, in der digitale Netzwerke und Online-Fiktion eher die Regel als die Ausnahme sein werden.

Hier sind einige bemerkenswerte Beispiele dafür, wie sich unsere Umwelt verändert und in welche Richtung die Evolution geht:

Big Data

„Big Data kann als Herausforderung für das Datenmanagement beschrieben werden, die – aufgrund des zunehmenden Datenvolumens, der Geschwindigkeit und der Vielfalt der Daten – mit herkömmlichen Datenbanken nicht gelöst werden können.

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Eine solide Big-Data-Strategie kann Unternehmen dabei helfen, Kosten zu senken und die betriebliche Effizienz zu steigern, indem sie umfangreiche bestehende Workloads auf Big-Data-Technologien migrieren und neue Anwendungen bereitstellen, um neue Chancen zu nutzen.“

Big Data ist der Treibstoff für den Geschäftserfolg der Zukunft. Aber mit der zunehmenden Digitalisierung von allem, vom Lieferkettenmanagement über Fertigungsproduktionsdaten bis hin zu Kundendaten, waren Hersteller noch nie so stark in die Echtzeit-Produktnutzung eingebunden wie heute.

Durch diese Vernetzung wird die Entscheidungsfindung verbessert, der Kundenservice direkter und relevanter, die Produktionstransparenz verbessert und vor allem Ineffizienzen sichtbar.

Kurz gesagt, Hersteller führen eine neue Kultur der hyperreaktiven, agilen Produktentwicklung an, indem sie Big Data sammeln, analysieren und nutzen, um Dienstleistungen zu verbessern.

Erweiterte Analytik

„Advanced Analytics ist die autonome oder halbautonome Untersuchung von Daten oder Inhalten mit ausgefeilten Techniken und Tools, die in der Regel über die der traditionellen Business Intelligence (BI) hinausgehen, um tiefere Einblicke zu gewinnen, Vorhersagen zu treffen oder Empfehlungen zu generieren.“

Hand in Hand mit Big Data treiben Advanced Analytics Unternehmen zu neuen, datengestützten Effizienzsteigerungen. Ein Beispiel wäre ein Automobilhersteller, der Live-Daten von seinem Online-Konfigurationstool erhält und analysiert, um Maßnahmen zur Gewinnmaximierung vorzuschlagen.

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Maschinelles Lernen

„Maschinelles Lernen ist ein Zweig der künstlichen Intelligenz und Informatik, der sich darauf konzentriert, Daten und Algorithmen zu verwenden, um das menschliche Lernen zu imitieren und seine Genauigkeit schrittweise zu verbessern.“

Maschinelles Lernen ermöglicht es Computern, selbstständig neue Dinge zu lernen, ohne sich auf vorprogrammierte Algorithmen verlassen zu müssen, um Aufgaben zu erledigen oder iterativ zu wissen, wie bestimmte Funktionen auszuführen sind, was seinen Nutzen in allen Prozessen erheblich erhöht.

Einige Beispiele sind Gesichts-, Bild- und Spracherkennungssoftware, die alle lernen, wenn die Systeme Daten in Echtzeit scannen und interpretieren, um Analysen oder eine genauere Datenanalyse mit mehr Daten zu ermöglichen.

Additive Fertigung, auch bekannt als Digital to Physical

„3D-Druck oder additive Fertigung ist die Konstruktion eines dreidimensionalen Objekts aus einem CAD- oder digitalen 3D-Modell.

Das Material kann mit mehreren computergesteuerten Prozessen zusammengesetzt werden, häufig Schicht für Schicht. Danach erfolgt das Abscheiden, Fügen oder Erstarren.

Der 3D-Druck hat die traditionelle Fertigung seit einigen Jahren gestört, und Industriegiganten nutzen den 3D-Druck, um Prototypen und sogar endgültige Produktionsmodelle zu bauen. Die Zukunft des 3D-Drucks könnte viele Branchen verändern, von der Herstellung von Prothesen im Gesundheitswesen über die Waffenherstellung bis hin zum Hausbau.

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Mensch-Maschine-Schnittstellen

Ein HMI ist „die Hardware oder Software, über die ein Bediener mit einer Steuerung interagiert. Ein HMI kann von einem physischen Bedienfeld mit Tasten und Kontrollleuchten bis hin zu einem Industrie-PC mit einem farbigen Grafikdisplay reichen, auf dem eine spezielle HMI-Software ausgeführt wird.“

Obwohl wir seit dem Aufkommen des Computers Proto-HMIs haben, entsteht eine neue Generation von Hardware- und Software-Tools, die es den Bedienern ermöglichen, industrielle Prozesse mit besserer Sicherheit und betrieblicher Effizienz besser zu überwachen und zu steuern.

Das alltäglichste Beispiel für ein HMI ist ein Touchscreen – ja, wir alle haben ein HMI in unseren Händen, und die gleiche Technologie, die unsere Telefone antreibt, wird irgendwann in der Fertigung allgegenwärtig werden.

Erweiterte Realität

„Augmented Reality ist ein interaktives Erlebnis, das die reale Welt und computergenerierte Inhalte kombiniert. Der Inhalt kann mehrere sensorische Modalitäten umfassen, einschließlich visueller, auditiver, haptischer, somatosensorischer und olfaktorischer Modalitäten.

Das deutlichste Beispiel für AR in der Fertigung ist der Einsatz von Augmented Reality zur Inspektion virtueller Konstruktionen, bevor man sich für die Fertigung entscheidet.

Dieses halbvirtuelle, digitale Overlay-Fertigungs- und Fertigungsprüfsystem bietet präzise, vorteilhafte Anwendungen. Dennoch befinden wir uns erst in der Anfangsphase dessen, was AR in der Fertigung und in der Industrie leisten kann.

Industrielles Internet der Dinge

„Das Internet der Dinge (IoT) bezieht sich auf ein Netzwerk von physischen Geräten, Fahrzeugen, Geräten und anderen physischen Objekten, die mit Sensoren, Software und Netzwerkkonnektivität ausgestattet sind, die es ihnen ermöglichen, Daten zu sammeln und auszutauschen.“

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Das IoT ist in unseren Haushalten bereits Realität und breitet sich schnell in den Produktionshallen aus. Industrielle Geräte (die über ein industrielles Internet miteinander verbunden sind), die digital miteinander kommunizieren können, reduzieren Ausfallzeiten erheblich und verbessern die Effizienz erheblich und sind zunehmend in Cloud- und Edge-Computing-Bereichen in industriellen Kontexten sowie im Energiemanagement, in der Robotik und im Cognitive Computing präsent.

Die Cloud

„Die Cloud“ bezieht sich auf Server, auf die über das Internet zugegriffen wird, und auf die Software und Datenbanken, die auf diesen Servern ausgeführt werden. Cloud-Server befinden sich in Rechenzentren auf der ganzen Welt.“

Die Cloud ist eine weitere Technologie aus dem Dienstleistungssektor in der Fertigung. Er bietet Herstellern die gleichen Skalierbarkeitsvorteile, Redundanz- und Kostenvorteile wie der Dienstleistungssektor, unterscheidet sich aber grundlegend.

Die Cloud-Fertigung bietet einzigartige Vorteile, wie z. B. Datenzugriff über mehrere Standorte und Geräte hinweg, gemeinsame Nutzung von Fähigkeiten, erhöhte Nachhaltigkeit, Flexibilität und End-to-End-Due-Diligence von der Kundenbestellung bis zur Lieferung.

Cybersicherheit

„Die Cybersicherheit ist Die Kernfunktion besteht darin, die von uns verwendeten Geräte (Smartphones, Laptops, Tablets und Computer) und die Dienste, auf die wir zugreifen – sowohl online als auch am Arbeitsplatz – vor Diebstahl oder Beschädigung zu schützen. Es geht auch darum, den unbefugten Zugriff auf die riesigen Mengen an personenbezogenen Daten zu verhindern, die wir auf diesen Geräten und online speichern.“

Mit all dieser neuen Konnektivität, der gerätebasierten Arbeit und dem umfangreichen Datenzugriff gehen neue Risiken einher. Robuste Cybersicherheit ist entscheidend für den Schutz wichtiger Daten und Instrumente, Menschen und Arbeitsplätze. Wenn das Ausmaß des Problems exponentiell im Vergleich zum Vorjahr wächst, müssen sich die Hersteller der Bedrohungen bewusst sein und in der Lage sein, das Schlimmste abzumildern.

Mit zunehmender „intelligenter“ Fertigung sind diese Systeme anfälliger für Risiken. Es gibt größere Risiken, wenn „veraltete Geräte, fragmentierte Sicherheitsinfrastrukturen, große Belegschaften mit unterschiedlichen IT-Ausbildungsniveaus“ ins Spiel kommen – die Grundlagen für eine neue Normalität chronischer Cybersicherheitsbedrohungen für Industrie 4.0 sind da.

Das Fazit

Dies ist zwar keine vollständige Liste von Industrie 4.0-Technologien, aber eine winzige, aber fokussierte Auswahl daran, wie die Fertigung im Jahr 2023 und darüber hinaus aussehen wird.

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Und so wie die erste industrielle Revolution die Produktivität drastisch gesteigert hat, wird auch diese digitale Revolution neue Produktionseffizienzen ans Licht bringen. Der Schlüssel zum Erfolg, sowohl für Unternehmen als auch für Mitarbeiter, liegt darin, diese neuen, neuartigen Technologien anzunehmen, sie zu beherrschen und in ihnen Branchenführer zu werden.

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