Industrie 4.0

Definition

Industrie 4.0 ist ein Schlagwort für die vierte industrielle Revolution. Im Allgemeinen beschreiben industrielle Revolutionen durchschlagende gesellschaftliche und politische Umbrüche mit tiefgreifenden und andauernden Auswirkungen auf die Arbeits- und Lebenswelt der Menschen. Bisher gab es geschichtlich gesehen drei industrielle Revolutionen: Die erste industrielle Revolution im späten 18. Jahrhundert, in deren Mittelpunkt die Mechanisierung stand, die zweite industrielle Revolution im späten 19. Jahrhundert, die durch die Elektrizität und die Massenproduktion ausgelöst wurde und die dritte industrielle Revolution im 20. Jahrhundert, die das Informationszeitalter einläutete.

Bei der vierten industriellen Revolution, die aktuell im Gange ist, stehen smarte Technologien, die digitale Vernetzung und Automatisierung im Mittelpunkt. Industrie 4.0 beschreibt die Digitalisierung industrieller Produkte (weshalb Digitalisierung auch als Synonym für die vierte industrielle Revolution verwendet wird) und ihre intelligente Vernetzung über Kommunikationstechnologien. Deshalb wird im gleichen Zusammenhang oft das Internet der Dinge, also die Ausstattung von Gegenständen mit einer Internetverbindung, genannt.

Der Name Industrie 4.0 ist an die Software-Versionierung angelehnt. Jedes Major Update einer Anwendung zieht eine neue Zahl vor dem Komma mit sich und da die vierte industrielle Revolution eine ganz besondere Beziehung zu Technologien hat, erhält sie das Suffix Vier-Punkt-Null.

Die größten Auswirkungen dieser neuen gesellschaftlichen Bewegung werden bei der Entwicklung von Produkten, ihrem Produktionsprozess, der Logistik und der Kommunikation evident.

Geschichte und Entwicklung der Digitalisierung

Erste industrielle Revolution

Der Zeitraum der 1. Industriellen Revolution ist nicht klar abzugrenzen, was vor allem damit zusammenhängt, dass sie in verschiedenen Ländern unterschiedlich einsetzte. Fest steht aber, dass sie von Großbritannien ausging, wofür etwa das Jahr 1750 als Beginn gilt, und in Deutschland leicht verzögert etwa zwischen 1815 und 1835 begann.

Die bis dato vorherrschende Agrarwirtschaft und Handfertigung von Manufakturwaren wurden von Wasser- und Dampfkraft abgelöst. Zu den größten technischen Neuerungen zählten unter anderem die Dampfmaschine von James Watt aus dem Jahre 1769, der erste mechanische Webstuhl aus dem Jahre 1785 und die Dampflok aus dem Jahre 1814.

Vor allem der Webstuhl bewirkte, dass zunächst die Textilindustrie betroffen war, doch nach und nach wurden Neuerungen auch in anderen Bereichen wie im Berg- und Maschinenbau sowie in der Metall- und Stahlindustrie spürbar.

Die Mobilität wurde revolutioniert: Es wurden erste Eisenbahnlinien gebaut, was einen Gütertransport über lange Strecken erlaubte. Wie auch zuvor der Webstuhl durch Ochsen betrieben wurde, wurde nun vieles, was zuvor nur mit Mensch- oder Tierkraft möglich war, nach und nach durch die Dampfmaschine abgelöst.

Zweite industrielle Revolution

Die 2. Industrielle Revolution lässt sich in etwa auf einen Zeitraum ab 1870 datieren. Verbrennungsmotoren, Generatoren, die Glühbirne sowie Telefonapparate gehörten zu den größten Erfindungen dieser Zeit.

Die Motoren ermöglichten die Fließbandarbeit in Fabriken, was Massenproduktionen und Akkordarbeit zuließ. Durch die ersten Automobile wurde die Mobilität weiter vorangetrieben und der erste Schritt in Richtung Globalisierung getan. Generatoren erlaubten Wechselstrom und elektrische Energie, was das Stadtleben zusammen mit der Glühbirne nachhaltig veränderte.

Durch Telefon und Telegramm wurde die Kommunikation enorm vereinfacht und beschleunigt und auch die Erfindung des ersten Computers “Z3” im Jahre 1941 von Konrad Zuse, der zu dem Zeitpunkt zwar nur eine raumfüllende Rechenmaschine mit Lochkartensystem war, war der Anfang der Technologien, die heute unsere Kommunikation bestimmen.

Dritte industrielle Revolution

Die 3. Industrielle Revolution setzte etwa ab 1970 mit der Erfindung des Personal Computers, kurz PC, und dem Internet.

Der Computer war zuvor kein kleines Gerät für den Eigenbedarf, sondern Terminals in einem Netzwerk, die nur von Fachkräften oder im Rahmen von Technik oder Wissenschaft genutzt wurden. Als zweiten Schritt gab es öffentliche Computer, die in Bibliotheken und Plattenläden verfügbar waren und als schwarzes Brett fungierten. Mit der Zeit wurde das Bedürfnis nach Individualnutzung größer, was durch die Erfindung von Chips und Mikroprozessoren erfüllt werden konnte: Computer wurden immer kleiner, einfacher zu bedienen und erschwinglich, sodass der PC in die Privathaushalte einzog.

Der Vorreiter des Internets wurde schon vor Beginn der dritten industriellen Revolution im Jahre 1958 entwickelt: Im kalten Krieg stellte die Arbeitsgruppe ARPA (Advanced Research Project Academy) eine Verbindung zwischen Rechnern her, um auch im Falle eines Atomanschlags auf die USA noch handeln zu können. Dies war die erstmögliche Verbindung zwischen Computern über ein Netzwerk. In den 1980ern wurde das NSFNET entwickelt, was den Austausch zwischen Universitäten erlaubte. Das Internet wurde also zunächst nur vom Militär und von Universitäten genutzt.

Im Jahre 1989 entwickelte Tim Berners-Lee schließlich das Word Wide Web, ein Netz aus über Hyperlinks verlinkte Websites – das, was wird heute als Internet kennen. Seit 1991 ist ein Internetzugang über Provider erhältlich, sodass nach und nach Privatpersonen und Unternehmen begonnen, das Internet in ihren Räumlichkeiten zu nutzen.

Diese neue Informationstechnologie erlaubte in der Industrie die Automatisierung von Produktionsprozessen, was wie auch die beiden vorherigen industriellen Revolutionen noch weniger Handarbeit bzw. manuelle Arbeit von Menschen erforderte.

Vierte industrielle Revolution

Der Beginn der 4. Industriellen Revolution ist auf das Jahr 2002 zu datieren und dauert bis heute an. 2002 gilt als Einschnitt, da zu dem Zeitpunkt etwa gleich viele digitale Daten wie analoge vorlagen. Dies markiert den Einstieg ins digitale Zeitalter. Gleichzeitig begann durch die nun möglich gewordene vollständige Vernetzung der gesamten Welt das globale Zeitalter.

Technologische Innovationen entwickeln sich so schnell wie noch nie zuvor: Bis heute sind Entwicklungen im technischen Bereich exponentiell steigend und sorgen für tiefgreifende gesellschaftliche Umbrüche weltweit.

Die lokale Speicherung von Daten auf Rechnern und Festplatten verlagert sich in die Cloud, sodass internet-basiertes Arbeiten mithilfe von Cloud Software möglich ist und der Zugriff immer und überall stattfinden kann.

Schlagwörter der Industrie 4.0 sind Vernetzung und Austausch: So, wie 2004 durch soziale Netzwerke aus dem Web 1.0 das Web 2.0 wurde und statt einseitiger Kommunikation und Konsum nun Interaktion und Prosuming stattfand, fangen nun auch Maschinen an, miteinander zu kommunizieren. Durch künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge ist alles miteinander vernetzt und erleichtert so den Alltag und die Arbeitswelt.

Auswirkungen in der Industrie

Produktionsprozesse

In nahezu allen Branchen sorgt die Digitalisierung für große Umbrüche: Analoge Techniken werden in digitale umgewandelt, sodass es immer weniger mechanische und dafür mehr digitale bzw. Software-basierte Prozesse gibt.

Durch Robotik können unzählige Vorgänge automatisiert werden, sodass eine maschinelle Massenproduktion und die Ausführung selbst präzisester Aufgaben durch Maschinen und Roboter möglich werden. Dies führt zu einer enormen Produktionssteigerung. Doch es bleibt nicht bei der schlichten Ausführung, durch smarte Technologien und künstliche Intelligenz können Maschinen lernen und sich neuen Produktionsbedingungen anpassen.

Durch die digitale Erfassung sowohl der Materialen, der Arbeitsschritte wie auch der Bestellungen und Nachfrage ist ein besserer Überblick und exakte Zukunftsprognosen möglich. In der Logistik kommen sogenannte Just-In-Time-Strategien zum Einsatz: Die Produktion geschieht nicht mehr auf Lager, sondern nach genauem Bedarf, sodass das Material und die Produkte exakt der Nachfrage entsprechend und zum benötigten Zeitpunkt produziert und geliefert werden. Die Herstellung der Produkte wird also individueller, effizienter und nachhaltiger.

Dokumentation

Durch die Umstellung auf die Cloud ist die unbegrenzte Speicherung von riesigen Datenmengen möglich geworden. Alle Arbeitsschritte können erfasst und dokumentiert werden. Dadurch fällt allerdings eine so große Informationsflut an – Stichwort Big Data – sodass sie von Menschen gar nicht mehr zu erfassen ist. Deshalb kommt auch hier künstliche Intelligenz zum Einsatz.

Mensch-Maschine-Kommunikation

In der Kommunikation von Mensch zu Maschine und umgekehrt ist ein durchgängiger Informationsfluss möglich, sodass durch Lagerbestände in Echtzeit beispielsweise eine sofortige Beauftragung von Lieferanten erfolgen kann.

Die Erfassung der Lagerbestände in Echtzeit wird durch sogennante RFID-Chips (radio-frequency identification) gewährleistet. Dies sind Transponder, kleine Funketiketten, die unzählige Informationen speichern können, z.B. über die Produktionsschritte, Auftragsdaten, den Standort, die Anzahl der Produkte, die Nutzung und das Recycling.

Big Data und Internet of Things vereinen sich zum Industriellen Internet, welches Daten sammelt, analysiert und intelligent verarbeitet. Dies betrifft eine Vielzahl an industriellen Branchen, im Besonderen die Architektur, Design, Werkstoffe, die Biologie und die Lebensmittelindustrie.

Datenschutz und Sicherheit

Risiken einer vernetzten Welt

Ein wesentlicher Aspekt der Industrie 4.0 ist die Vereinfachung der Speicherung von Daten. Dadurch fallen große Datenmengen an, die nicht nur gesammelt oder gespeichert, sondern aufgrund der weitreichenden Vernetzung zum Teil weltweit verschickt werden können, weshalb ein ausreichender Datenschutz nötig ist. Letztlich ist kein System je zu 100% vor Datenmissbrauch sicher, vor allem, weil eine solche Datenflut nur schwer zu handeln ist und dies zum Teil von künstlichen Intelligenzen übernommen wird. Doch auch Mechanismen und Vorkehrungen im Bereich Datenschutz erfahren durch das industrielle Internet eine Aufwertung und werden ständig verbessert, sodass häufig nur das Bewusstsein dafür geschult und Vorhaben in die Tat umgesetzt werden müssen.

Unternehmen

Zunächst ist die Umstellung eines Betriebes auf neue Technologien eine Zeit- und Kostenfrage. Neue Geräte oder Systeme anzuschaffen, diese zu installieren bzw. einzurichten, Schulungen für Mitarbeitende zu organisieren und diese sowie ganze Abläufe auf das neue System anzupassen ist ein hoher Aufwand, den sich nicht jedes Unternehmen erlauben kann. Im Nachhinein jedoch kann eine Systemumstellung zu einer enormen Zeitersparnis führen, sobald Prozesse und Mitarbeitende darauf eingestellt sind.

Arbeitskräfte in Unternehmen sind den technischen Neuerungen allerdings oft sehr skeptisch gegenüber und sind aufgrund von eingespielten Arbeitsabläufen und Gewohnheiten nicht bereit sie anzunehmen. Wenn die Tools, die im Rahmen von Industrie 4.0 in Unternehmen eingeführt werden, allerdings nicht genutzt werden, können sie auch nicht weiterentwickelt und verbessert werden. Zudem sind gerade Systeme im Bereich Internet of Things häufig so vernetzt, dass sie nur miteinander funktionieren. Wenn also unterschiedliche Abteilungen oder Mitarbeitende die Systeme fehlerhaft, unterschiedlich oder gar nicht verwenden, kann Chaos durch inkongruente Arbeitsvorgänge oder Daten entstehen.

Ein weiterer Punkt ist, dass durch komplexer werdende Technologien sich nur noch Fachkräfte damit auskennen. Während zuvor ein Trend hin zum Prosuming und zur DIY-Kultur herrschte, bewegt er sich nun wieder hin zur Professionalisierung und der Spezialisierung. Unter dem Stichwort Ubiquitous Computing, der allgegenwärtigen, aber unsichtbaren Technik, profitieren Endverbraucher zwar von den Funktionsweisen der Technologien und wissen sie einzusetzen, kennen den Hintergrund der Technik jedoch nicht mehr und sind bei technischen Fehlern überfordert. Zudem sind diese Fehler zumeist nicht so einfach zu beheben.

Deshalb könnte es möglicherweise nötig werden, zusammen mit den neuen Technologien auch neue Fachkräfte einzustellen, was wiederum eine Erhöhung der Personalkosten mit sich bringt.

Alltag

Aufgrund des zuvor erwähnten Ubiquitous Computing verschwimmen die Grenzen immer mehr: Menschen leben in Symbiose mit der technisch vernetzten Welt und der Umgang mit ihr wird immer selbstverständlicher und unbewusster, was auch ein Ziel vieler der entwickelten Technologien ist.

Wenn allgegenwärtige Computer und Internet durch Ubicomp immer weiter aus dem Fokus der Aufmerksamkeit herausrücken, besteht das Risiko einer Intransparenz. Dies betrifft nicht nur den direkten Umgang mit der Technik, sondern auch weitere Konsequenzen wie beispielsweise die Datenverarbeitung. Der Datenschutz hat eine immer größer werdende gesellschaftliche Relevanz und auch von rechtlicher Seite wird beispielsweise mit der DSGVO versucht, einen regelkonformen Umgang mit den großen Datenmengen zu finden. Doch auch und gerade Nutzer sollten vor allem vor dem Hintergrund der Unsichtbarkeit der einzelnen Vorgänge ein größeres Bewusstsein und eine Sensibilität entwickeln.

Digitalisierung für Unternehmen

Die Digitalisierung bietet eine Vielzahl an Vorteile für Unternehmen. Diese müssen nicht einmal im IT-Sektor angesiedelt sein, prinzipiell kann jede Firma in den verschiedensten Bereichen von der Digitalisierung profitieren. Angefangen bei Produktivitätstools und verschiedensten Softwarelösungen, über eine Umstellung auf eine digitale Buchhaltung bis hin zur Unternehmenskommunikation.

Intern ist dies in den meisten Unternehmen bereits geschehen, indem mehr E-Mails statt Briefe versendet werden. Chat-Programme sorgen zusätzlich für kürzere Kommunikationswege, Projektmanagement-Tools machen den Fortschritt der Projekte für alle Beteiligten sichtbar, erlauben die Zuweisung von Aufgaben und erinnern an Deadlines.

Für die externe Unternehmenskommunikation werden ebenfalls E-Mails immer häufiger und Kundentermine können auch durch ein Skype-Gespräch ersetzt werden. Marketing wird nur noch selten über Printwerbung betrieben, das Schalten von Google-Anzeigen oder die Bewerbung der Produkte und Dienstleistungen über Social-Media-Kanäle ist nicht nur kostengünstiger, sondern auch weitaus effektiver.

Die Erstellung oder Optimierung einer Website sorgt für eine bessere Außenwirkung und gewährleistet die Erreichbarkeit über digitale Kommunikationswege.

Die Umstellung von der lokalen Speicherung auf Online-Speicher und Cloud Software macht nicht nur das Rechner-unabhängige Arbeiten möglich, sondern auch die ortsunabhängige Bearbeitung von Dateien durch alle Mitarbeitenden, was vor allem für Geschäftsreisen und Home Office nützlich sein kann.

Doch nicht nur für die Arbeitsorganisation, auch für die Produktpolitik kann die Digitalisierung Vorteile bringen. Für Unternehmen, die physische Produkte vertreiben, könnten Überlegungen über die Appentwicklung gewinnbringend sein. Dafür bietet sich vor allem der Gaming-Bereich an, da dies einer der absatzstärksten Märkte unter den Apps ist. Aber auch Ideen für Tools im Bereich Organisation oder Produktivität sowie zur Vernetzung sind sehr beliebt.

Auch wenn eine Umstellung zunächst aufwändig erscheint, letztlich bedeuten betriebliche Änderungen im Rahmen der Industrie 4.0 eine Zeitersparnis: Sobald im Rahmen der Softwareentwicklung einmal Zeit beispielsweise in die Programmierung von Automationsprozessen investiert wird, kann in Zukunft Zeit bei kleinen, sich summierenden Handlungen eingespart werden. Dies gilt unter anderem für automatische E-Mail-Antworten, automatische Zeitschaltung für Heizung und Licht und vieles weiteres.

Industrie 4.0 bei TenMedia

TenMedia ist eine dynamische Webagentur in Berlin. Wir haben uns seit 2011 auf die Softwareentwicklung, die technische Entwicklung und den Betrieb von Websites, Online-Portalen, Online-Shops, Apps und Cloud Software spezialisiert. Unser Team besteht aus Web-Enthusiasten und Digital-Visionären. Wir verfolgen die neusten Trends der Industrie 4.0 und entwickeln unsere Produkte gemäß aktuellen Standards, Best Practices und modernster Technologien. Wir bieten nicht nur Produkte und Dienstleistungen im Bereich Webentwicklung an, sondern stehen als IT-Partner zur Verfügung, entwickeln individuelle Softwarelösungen sowie Automatisierungsprozesse und begleiten Unternehmen bei den einzelnen Schritten in Richtung Digitalisierung.