Glossar
WIRTSCHAFT UND ARBEIT

Industrie 4.0

INHALT

Definition und Abgrenzung

Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet das Vorhaben, durch die Digitalisierung der Produktion eine vierte industrielle Revolution zu erreichen [1].

  • In der ersten industriellen Revolution wurde beginnend mit dem Ende des 18. Jahrhunderts die mechanische Arbeit von Menschen durch Dampfmaschinen ersetzt [2].
  • In der zweiten industriellen Revolution beginnt Anfang des 20. Jahrhunderts eine arbeitsteilige Massenproduktion am Fließband mithilfe von elektrischer Energie [2].
  • In der dritten industriellen Revolution wurden seit Ende der 1970er in Fabrikhallen Maschinen durch Computer gesteuert und in Büros unter anderem Textverarbeitungsprogramme verwendet [2].
  • In der vierten industriellen Revolution sollen computergestützte Maschinen über das Internet entlang der gesamten Wertschöpfungskette miteinander (siehe Internet der Dinge [3]) und mit Menschen kommunizieren, um sich selbstständig zu organisieren [2].

Zu Industrie 4.0 gehören unter anderem folgende Prinzipien [3]:

  • Vernetzung: Maschinen, Sensoren und Menschen werden (kabellos) vernetzt, damit sie zusammenarbeiten können [3]. Durch Kommunikationsstandards können Maschinen von verschiedenen Herstellern flexibel und modular kombiniert werden, um Produktion in der Losgröße 1 bzw. individualisierte Produktion zu ermöglichen.
  • Informationstransparenz: Sensordaten und digitale Modelle werden gesammelt und analysiert, um eine virtuelle Kopie (auch „digitaler Zwilling“ [5] genannt) von physischen Produktionsanlagen für eine bessere Entscheidungsfindung zu erstellen [3].
  • Dezentrale Entscheidungen: Sogenannte cyber-physische Systeme (CPS) bestehend aus Computern, Sensoren und Aktoren verwenden lokale und globale Informationen, um so autonom wie möglich zu produzieren und nur bei Problemen nach Hilfe zu fragen [3].
  • Technische Assistenz: Die Rolle von Menschen verlagert sich von Bedienern von Maschinen zu strategischen Entscheidern und flexiblen Problemlösern [3]. Sie werden unterstützt durch Assistenzsysteme, die Wissen zur Entscheidungsfindung sammeln und beispielsweise auf Smartphones und Tablets visualisieren, und durch kollaborative Roboter, die reibungslos und sicher mit Menschen zusammenarbeiten können [3].

In Anlehnung an Industrie 4.0 behandelt der Begriff Arbeit 4.0, wie Arbeit zukünftig sozial gestaltet werden kann, sowohl in Bezug auf Industrie 4.0 als auch beispielsweise in Bezug auf neue Arbeitsformen wie Crowdworking [4].

Das als DIN SPEC 91345 standardisierte Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) beschreibt technische Gegenstände (Technical Assets) in einem dreidimensionalen Schichtenmodell, das aus den Achsen Architektur (Layers), Verlauf (Life Cycle & Value Stream) und Hierarchie (Hierarchy) besteht [8].

Industrie 4.0 ist ein deutscher Begriff, aber es sind im Ausland (Industry 4.0) auch ähnliche Bestrebungen zeitnah entstanden. In den USA wurde das Industrial Internet Consortium (IIC) gegründet, um Industrie 4.0 zu fördern, was dort als Internet of Things, Smart Production und Industrial Internet sowie die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle (Smart Services) verstanden wird [16].

Geschichte

2011 wurde die Initiative Industrie 4.0 auf der Hannover Messe öffentlich vorgestellt und das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 der Bundesregierung vorgelegt [9]. Im Herbst 2012 gab der Arbeitskreis Industrie 4.0 der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft des BMBF seine Umsetzungsempfehlung für das Zukunftsprojekt heraus, das im Aktionsplan Hightech-Strategie 2020 seinen Platz fand [10].

Auf der Hannover Messe 2013 wurde die Plattform Industrie 4.0 öffentlich vorgestellt, die damals aus einem Zusammenschluss der Branchenverbände Bitkom, VDMA und ZVEI bestand und seither immer weiter ausgebaut wurde [10].

2018 wurde die Arbeitsgruppe „Digitale Geschäftsmodelle in der Industrie 4.0“ gegründet, die sich mit der Frage beschäftigt, wie man die Grundlage für digitale Geschäftsmodelle im Rahmen von Industrie 4.0 schaffen kann [11].

2019 wurde auf der Hannover Messe das Leitbild 2030 von der Plattform Industrie 4.0 vorgestellt, das einen ganzheitlichen Ansatz zur Gestaltung digitaler Ökosysteme formuliert [12].

Anwendungen und Beispiele

  • RITTAL: Fertigung von Kompaktschaltschränken und Kleingehäusen [6]
  • CLOOS: Informations- und Kommunikationstool – C-Gate [7]
  • Der hersteller- und plattformunabhängige Kommunikationsstandard OPC UA wird als Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0 angesehen, um z. B. Plug-and-Produce und cyber-physische Systeme zu ermöglichen [13]. Plug-and-Produce bedeutet die Integration von neuen Geräten in eine Produktionslinie mit minimalem oder keinem manuellen Aufwand analog zu Plug-and-Play für PCs [14]. Cyber-physische Systeme vernetzen Software- und physische Komponenten eng miteinander, z. B. in autonomen Fahrzeugen, Robotersystemen, intelligenten Stromnetzen oder industriellen Kontrollsystemen [15].

Forschung

Das bidt fördert mehrere Forschungsprojekte unter anderem im größeren Kontext von Industrie 4.0 und digitaler Transformation. Das Projekt „Empowerment in der Produktion von morgen: Mixed Skill Factories und kollaborative Robotersysteme neu denken“ untersucht neuartige Konzepte für die Kollaboration zwischen Mensch und Roboter in Fabriken, die zur Humanisierung von Arbeit beitragen können.

Das Projekt „Digitale Transformation von Automobilherstellern – eine Frage der Identität“ befasst sich mit den unternehmerischen und gesellschaftlichen Folgen des technischen Wandels und der neuen Technologien.

Das Projekt „Arbeitsplätze im Wandel: Technologie- und Kompetenzadaption durch Firmen und Individuen“ untersucht, wie sich neue Technologien im Rahmen der digitalen Transformation auf die Interaktion von Menschen und Technologien am Arbeitsplatz sowie auf den Bedarf und den Erwerb von Fähigkeiten der Mitarbeiter auswirken.

Das Doktorandenprojekt „Facharbeit 4.0 – wie die Digitalisierung die Facharbeit wieder attraktiv werden lässt“ untersucht, wie sich die Facharbeit durch die digitale Transformation wandelt, wie Facharbeiterinnen und Facharbeiter daran beteiligt werden und wie sich dies auf die Attraktivität dieses Bereichs auswirkt.

AUTOR
Dr. Norbert Huchler

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2021-08-03T18:21:32+02:00
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