Die Digitalisierung hat längst alle Unternehmen und alle Branchen erfasst und beeinflusst Geschäftsmodelle nachhaltig. In diesem Kontext wird der Begriff der Industrie 4.0 seit geraumer Zeit schon fast inflationären verwendet. Gemeint ist mit diesem Sammelbegriff die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion, die enorme Potentale bietet und in Zukunft für weitreichende Veränderungen auf den Arbeitsmarkt sorgen wird.
Epochen der industriellen Revolution
Industrie 1.0 beschreibt die erste industrielle Revolution, durch die Massenproduktion in den Fabriken des 18. Jahrhunderts möglich wurde. Der Einsatz von Wasser- und Dampfkraft spielte dabei die entscheidende Rolle. Die Industrie 2.0 begann mit der Einführung von elektrischer Energie und der Fließbandarbeit. Ein weiterer entscheidender Schritt in der industriellen Evolution wurde mit der computergesteuerten Produktionsverfahren unternommen, deren Einführung mit Industrie 3.0 bezeichnet wird. Diese ermöglichte die automatische Fertigung von Waren, was den Bedarf an menschlichen Arbeitskraft in der Produktion deutlich reduzierte. Der neuste Generationswechsel der industriellen Revolution befasst sich nun mit einer umfassenden Digitalisierung der Produktionsprozesse, deren technologische Grundlage die Mikroelektronik bildet. Die Industrie 4.0 stellt klassische Industrieunternehmen somit vor neue Herausforderungen vor allem in den Bereich Forschung und Entwicklung.
Industrie 4.0 und das Internet der Dinge
Im Rahmen der Industrie 4.0 treffen automatisierte Produktionsabläufe auf intelligente und miteinander vernetzte Maschinen. Dies setzt eine breite Digitalisierung in Fabriken voraus, in denen Maschinen und Produktionsananlagen durch hochmoderne Informations- und Kommunikationstechnik immer autarkeren agieren. In diesem Kontext spricht man auch vom Sammelbegriff des „Internet der Dinge“ (IoD). Gemeint ist eine globale Infrastruktur die virtuelle und/oder physische Anwendungen bzw. Maschinen miteinander vernetzt. Dadurch können diese direkt miteinenader kommunizieren, mitunter selbstständig auf Veränderungen reagieren und ihre Tätigkeit selbstständig anpassen. Ein derartiger Austausch ermöglicht eine maximal effektive und effiziente Produktion.
Die Produktionsmittel tauschen sich mit den Bauteilen über die vorhandenen Rohstoffe aus, erkennen selber Mängel im Produktionsablauf oder an der Ware. Ein ständiger Informationsfluss und intelligente Maschinen machen es möglich. Dazu gehören auch automatisierte Logistikverfahren, wie fahrerlose Transporter, welche die Waren zu Lagerstätten bringen, in denen kaum noch ein Mensch anzutreffen ist. Die Waren werden automatisch angenommen, protokolliert und verwahrt. Möglich wird dies unter anderem durch sogenannte Cyber Physical Systems (CPS). Diese basieren auf der Vernetzung von eingebetteten Systemen in der Automatisierungstechnik und der Kommunikation. Sensoren und Aktuatoren verknüpfen physische Objekte wie Waren und Rohstoffe mit der Software, welche die Daten verarbeitet. Am Ende dieser Entwicklung steht die Smart Factory, die ihre eigenen Produktionsabläufe erkennen und steuern kann.
Potentiale der Smart Factory
Die Vorteile einer Smart Factory werden schnell ersichtlich. Notwendige Optimierungen im Produktionsprozess können in Echtzeit durchgeführt werden und die Warenproduktion erfolgt anhaltend effizient. Menschliche Arbeitskräfte werden innerhalb der Produktion kaum noch benötigt, dafür sind die Investitionskosten für eine vollautomatisierte Produktion verhältnismäßig hoch. Eine solche Umstellung wirkt sich jedoch langfristig kostensparend aus, sofern die Maßnahmen mit letzter Konsequenz umgesetzt werden. Dabei muss die Automatisierung der Produktionsabläufe übrigens nicht bedeuten, dass die Produktion auf vorbestimmten Abläufe festgelegt ist. Diese kann auch flexibel konzipiert sein, zum Beispiel um individualisierte Waren besonders einfach und schnell realisieren zu können. Dabei können sich die benötigten Maschinen selbst koordinieren, um dem Auftrag nachzukommen.
Durch die Vernetzung aller Produktionsabläufe ist es dem Unternehmen möglich, nicht nur einzelne Punkte der Wertschöpfungskette zu optimieren, sondern gleich die ganze Kette. Das Internet der Dinge stellt dem Unternehmen alle Informationen in Echtzeit zur Verfügung. Damit kann es kurzfristig Entscheidungen treffen, welche auf einer großen Menge an verfügbaren Daten beruhen. Produktionsprozesse lassen sich unternehmensübergreifend steuern, mit dem Ergebnis, Energie und Ressourcen zu sparen.
Ein praxisnahes Beispiel für die Potentiale der Industrie 4.0 bilden 3D-Drucker, betont der Fachexperte Printer Care. So haben gerade diese in den letzten Jahren eine weitreichende Entwicklung durchlaufen. Binnen weniger Jahre konnten dabei beachtliche Ergebnisse erzielt werden. Inzwischen ist es bereits möglich, hochkomplexe indidivuelle Güter wie Turnschuhe oder Bauteile für Häuser per 3D-Drucker herzustellen.
Bedeutung des digitalen Wandels für NRW und Düsseldorf
Industrie 4.0 und die damit einhergehende digitale Transformation von Wirtschaft, Produktion und Kundenbeziehungen hat eine enorme Bedeutung für das Bundesland Nordrhein-Westfalen und die Region Düsseldorf. Um international wettbewerbsfähig zu bleiben, befassen sich die hier ansässigen Unternehmen bereits seit vielen Jahren mit den Herausforderungen der Digitalisierung und gestalten diese aktiv mit. Darunter befinden sich übrigens auch zahlreiche kleine und mittelständische Betriebe. Die Politik unterstützt diesen Veränderungsprozess zum Beispiel durch gezielte Förderprogramme und den Ausbau des Breitbandnetzes. Die landeseigene Wirtschaftsförderungsgesellschaft NRW.INVEST fördert die Betriebe durch gezielte Investitionen.
Der Wirtschaftsstandort Düsseldorf bietet für den digitalen Wandel optimale Bedinungen. Hier treffen etablierten industriellen Strukturen auf innovativen IT-Unternehmen und Forschungseinrichtungen. In diesem fruchtbaren Umfeld konnten in den vergangenen Jahren bereits wichtige Innovationen entwickelt und neue Prozesse geschaffen werden. Praxisbeispiele und Unterstützende Angebote sind unter anderem bei der IHK Düsseldorf zu finden.