Industrie40 - leuchtende Pilze

Von Industrie 4.0 zu Industrie X.0

Der Begriff Industrie 4.0

Die eigens zum Zweck, die Industrie 4.0 in Deutschland voranzutreiben, gegründete Plattform Industrie 4.0 versteht unter dem Begriff „die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie“.

Handlungsfelder

Diese vom Bundesminister für Wirtschaft Peter Altmaier und Bundesministerin für Forschung Anja Karliczek geleitete und mit hochrangigen Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gewerkschaften besetzte Institution zählt folgende Felder auf:

  • Flexible Produktion: In der Herstellung eines Produkts sind viele Unternehmen involviert, die Schritt für Schritt zur Entstehung des Produkts beitragen. Digital vernetzt können diese Schritte besser abgestimmt und die Auslastung der Maschinen besser geplant werden.
  • Wandelbare Fabrik: Produktionsstraßen sind in Zukunft in Modulen aufgebaut. Sie lassen sich schnell für eine Aufgaben zusammenbauen. Produktivität und Wirtschaftlichkeit werden verbessert, individualisierte Produkte können in kleiner Stückzahl zu bezahlbaren Preisen hergestellt werden.
  • Kundenzentrierte Lösungen: Konsument und Produzent rücken näher zusammen. Die Kunden können selbst Produkte nach ihren Wünschen mitgestalten – beispielsweise können Elemente von Turnschuhen selbst designt und auf die individuelle Fußform angepasst werden. Gleichzeitig können smarte Produkte, die schon aufgeliefert und im Einsatz sind, Daten an den Produzenten senden. Mit den Nutzungsdaten kann der Produzent seine Produkte verbessern und dem Kunden neuartige Services bieten.
  • Optimierte Logistik: Algorithmen berechnen ideale Lieferwege, Maschinen melden selbstständig, wenn sie neues Material benötigen – die smarte Vernetzung ermöglicht einen optimalen Warenfluss.
  • Einsatz von Daten: Daten zum Ablauf der Produktion und zum Zustand eines Produkts werden zusammengeführt und ausgewertet. Die Datenanalyse gibt Hinweise, wie ein Produkt effizienter hergestellt werden kann. Noch wichtiger: Sie ist die Grundlage für vollkommen neue Geschäftsmodelle und Services. Etwa können Hersteller von Fahrstühlen ihren Kunden „vorausschauende Wartung“ anbieten: Fahrstühle sind mit Sensoren ausgestattet, die kontinuierlich Daten über ihren Zustand senden. Abnutzung kann erkannt und behoben werden, bevor sie zum Ausfall des Fahrstuhls führt.
  • Ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft: Produkte werden datengestützt über ihren vollständigen Lebenszyklus betrachtet. Schon das Design legt fest, in welcher Form ihre Materialien wiederverwertet werden können.

Quelle: www.plattform-i40.de/was-ist-industrie40

Geschichte

Um den Begriff „Industrie 4.0“ in Summe zu verstehen, lohnt der Blick in die Geschichte.

Quelle: Oertel 2019

Industrie 1.0

Die erste industrielle Revolution veränderte vom 18. bis Anfang des 19. Jahrhunderts die Welt. Kohle ermöglichte, vor Ort Antriebskraft für Maschinen, Fabriken, Eisenbahnen und Dampfschiffe bereit zu stellen. 

Der Telegraph lies Menschen über Ozeane und Kontinente hinweg fast in Echtzeit kommunizieren. Landwirtschaftliche Innovationen wie Zäune, Fruchtwechsel und Züchtungen steigerten kontinuierlich die Erträge. Erstmals organisierte man Arbeit in der Landwirtschaft neu und bemerkte, dass manche Arbeit unnötig geworden war. 

Nahrungsmittel und Materialien wie Baumwolle waren reichlich vorhanden, da man Zugang zu großen Flächen und Ressourcen in Amerika, Afrika und Asien hatte. Dies führte zu einem beispiellosen Anstieg des Lebensstandards und des Bevölkerungswachstums. England und Westeuropa gewannen durch ihre Kolonien weltpolitische Bedeutung.

Industrie 2.0

Die Industrie 2.0 prägte die 1900er Jahre bis weit nach dem 2. Weltkrieg. Ein von Öl angetriebenes Zeitalter. Autos, Busse und Flugzeuge waren die neuen Transportmittel. Telefon, Fernsehen, Kino und Radio veränderten die Kommunikation und die Gesellschaft. „Antriebskraft“ für Maschinen u.a. wurde zusehends dort erzeugt, wo man sie auf der Welt benötigte. 

Die Fertigung wurde mit Montagelinien, standardisierten und spezialisierten Werkzeugmaschinen und stummen Robotern erheblich leistungsfähiger. Die Urbanisierung führte zum Aufstieg der Dienstleistungswirtschaft. Die Landwirtschaft änderte sich erneut durch Mechanisierung, chemische Düngemittel, Pestizide und industrielle Landwirtschaft. Stahl, Aluminium, und Kunststoffe schufen weiteres Wirtschaftswachstum. 

Industrie 2.0 brachte weltweit Modernisierung und beispiellose Lebensqualität und Bevölkerungswachstum.

Industrie 3.0

Ungefähr ab den 1960er Jahren gewinnt Industrie 3.0 an Stärke. Neue Materialien wie Nanoröhren aus Kohlenstoff und Biokunststoffe ersetzen diejenigen der zweiten Revolution. Die synthetische Biologie definiert Entwicklungsprozesse neu. 

Die Landwirtschaft entwickelt sich zu einem High-Tech-Sektor mit gentechnisch veränderten Pflanzen, Fernerkundung, pflanzlicher Pflanzung sowie städtischer Landwirtschaft und Bio-Fleisch. Der Privatsektor führt die Raumfahrtindustrie mit wiederverwendbaren Raketen, Nanosatelliten und Weltraumrobotern an. 

Ab den 1980ger Jahren treibt die IT-Revolution die Globalisierung und beginnt das 21. Jahrhundert zu prägen. Internet und Milliarden mobiler und verbundener Geräte definieren die Kommunikation neu. Erneuerbare Energien gewinnen an Boden gegenüber fossilen Brennstoffen. 

Was in den Industrien 1.0 und 2.0 die Antriebskraft war, dies sind heute Informationen. In der Industrie 3.0 wurden sie noch weitgehend lokal gewonnen, verarbeitet und genutzt, in der Industrie 4.0 geschieht dies global.

Industrie 4.0

Anfang des 21. Jahrhunderts erfolgt der Einstieg in das vierte industrielle Zeitalter. Informationen werden nun global gewonnen, verarbeitet und genutzt. Netzwerke aus elektrischen Drohnen und autonomen Fahrzeugen entstehen. Roboter, 3D-Drucker und Nanotechnologie verändern die Art und Weise, wie wir Dinge herstellen, reduzieren die Komplexität von Aufgaben und senken Arbeitskosten. Künstliche Intelligenz ersetzt den Menschen in einer wachsenden Zahl von Handlungen. 

Die Industrie 4.0 unterscheidet sich jedoch grundlegend von der Industrie 3.0. Sie zeichnet sich durch eine Reihe neuer Technologien aus. Diese verschmelzen die physische, digitale und biologische Welt miteinander. Sie wirken sich auf alle Disziplinen, Volkswirtschaften und Branchen aus und werfen sogar die Frage auf, was es bedeutet, menschlich zu sein. 

Die Welt hat das Potenzial, Milliarde um Milliarde Menschen zu verbinden. Digitale Netzwerke helfen, die Effizienz von Organisationen zu verbessern, unsere Umwelt zu regenerieren und Schäden früherer Industriezeitalter zu beheben. Die Begriffe „Cyber-Physische Systeme“, „Internet der Dinge“ und „Cloud-Computing“ gehen in unsere Alltagssprache ein. 

Verwerfungen

Bislang brachten alle industriellen Zeitalter Verwerfungen mit sich. 

Die Industrien 1.0 und 2.0 führten zu kriegerischen Konflikten, Ungleichheiten in Gesellschaften, zu Umweltverschmutzung und Krankheiten. Zudem zahlte die Industrie 2.0 den Preis für die Verwerfungen der Industrie1.0 in Form des Kommunismus. 

Die Industrie 3.0 bekam den Preis für die Industrie 2.0 in Form von Schulden und Umweltschäden deutlich zu spüren. 

Aktuell sieht es so aus, als sei der Preis für die Industrie 3.0 die politische Instabilität von immer mehr Gesellschaften auf dem Globus, die sich von den Vorzügen unserer modernen Gesellschaft im Zuge der Globalisierung abgehängt fühlen.

Wirkungen von Industrie 4.0

Jedes Unternehmen, jede Organisation sollte verstehen, dass wir nach einem Zeitalter der Informationsverarbeitung und Prozessautomatisierung nun in ein Zeitalter der digitalen Intelligenz eingetreten sind. 

Kern jener digitalen Intelligenz sind die Erhebung von Daten, die Verarbeitung von Daten zu Informationen und die Verarbeitung von Informationen, mit denen die Zukunft wesentlich besser antizipiert und vergleichsweise einfach in innovativen Produkten, Prozessen, und Geschäftsmodellen umgesetzt werden kann. 

Mit den herkömmlichen Methoden der Vergangenheit war daran nicht zu denken. Zudem sinken die Kosten einzelner Digitaltechnologien kontinuierlich und eröffnen ihren Einsatz im Alltag.

Dieses Zeitalter digitaler Intelligenz eröffnet bislang unbekannte Möglichkeiten der FLEXIBILISIERUNG – INDIVIDUALISIERUNG – AUTOMATISIERUNG jeder Wertschöpfung.

Flexibilisierung

Die Flexibilisierung von Standorten, Prozessen, und der Organisation selbst – der gesamten Wertschöpfungskette – ermöglicht Unternehmen, 24 Stunden am Tag / 7 Tage die Woche an jedem Ort der Welt Marktchancen wahrzunehmen. Ein Ersatzteil  auch in kleiner Stückzahl an einem entlegenen Ort dieser Welt zu produzieren? Kein Problem, solange Strom, Internetzugang und ein 3D-Drucker vorhanden sind.

Individualisierung

Mit Individualisierung sind zum einen personifizierte oder individuell auf die eigenen Bedürfnisse ausgestaltete Produkte gemeint. Zu anderen ermöglicht die Digitalisierung durch vernetzte Daten, ausgeklügelte Logistiksysteme und neue Produktionstechnologien eine komplett individualisierte Produktion mit Losgröße 1.

Adidas macht’s mit einer Hightech-Fabrik der Zukunft im fränkischen Ansbach vor. In der „Speedfactory“ produziert das Unternehmen erstmals seit Jahrzehnten wieder Sportschuhe in Deutschland und das nach Methoden, die vor wenigen Jahren noch undenkbar schienen

Automatisierung

Unter Automatisierung versteht man das innewohnende Bestreben von Systemen, durch selbsttätiges bzw. selbstständiges (autonomes) Handeln Ziele zu erreichen, veränderlichen Zielen zu folgen, Ziele zu bilden und aufrecht zu erhalten oder bei Zielerreichung Maßnahmen zur Stabilisierung des Systems trotz vorhandener Störungen einzuleiten (Quelle: Wolfgang Weller: Automatisierungstechnik im Überblick).

Gemeint ist damit aber keineswegs nur die Automatisierung von Vorgängen in einer Produktion. Auch in Marketing, Vertrieb, Kundenservice, F&E, Logistik, Finanzen, Personal, Beschaffung und IT finden sich mittlerweile viele beeindruckende Beispiele für Automatisierung.

Quelle: Oertel 2019

Die Treiber dieser Entwicklung sind leicht auszumachen:

  • Ein fast uneingeschränkter Zugang zu Daten. Ganz gleich, ob Daten bereits in digitaler Form vorliegen oder nicht, verschiedenste Technologien wandeln nicht-digitale Daten in digitale um. Analoge Archive werden gescannt, Straßen und Plätze gefilmt, Gesichtszüge digital erfasst, u.V.m.)
  • Kommunikationstechnologien, die immer leistungsstärker und spezifischer einsetzbar sind. 5G-Netze, die in den kommenden Jahren an den Start gehen werden, werden vermutlich den Mobilfunk revolutionieren – mit beeindruckendem Datendurchsatz, niedriger Verzögerung und geringerem Energieverbrauch. Umgekehrt stehen mit LoRaWAN u.a. drahtlose batteriebetriebene Systeme für lokale Use Cases zur Verfügung. 
  • Künstliche Intelligenz erobert nach und nach alle Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft. Gemeint ist die Erforschung eines „intelligenten” Verhaltens durch „intelligente“ Computersysteme. Schon heute ist sie ein fester Bestandteil der meisten Softwares. Generell versucht die Künstliche Intelligenz, dem Menschen ähnelnde Entscheidungsstrukturen in einem nicht klar definierten Umfeld nachzubilden. Computer sollen befähigt werden, Aufgaben zu lösen, die Intelligenz erfordern, wenn ein Menschen sie löste.

Ein fast uneingeschränkter Zugang zu Daten, eine immer leistungsstärkere Kommunikationstechnologie und infolge künstlicher Intelligenz leistungsstarke Softwares: Diese Kombination von Treibern eröffnet annähernd unbegrenzte Möglichkeiten, heute bestehende Geschäftsmodelle (weiter) zu digitalisieren und neue, meist deutlich digitalere Geschäftsmodelle zu entwickeln, und so ganze Branchen neu zu definieren. 

Digitalisierung bereits vorhandener Geschäftsmodelle

Schauen Sie z.B. auf Walmart, den weltweit tätigen US-amerikanischen Einzelhandelskonzern. Walmart meldet kontinuierlich Innovationen für sein E-Commerce-Geschäftsmodell an. Die hier dargestellte Patentanmeldung betrifft ein System, mit dem Kunden 3D-Bilder von Frischwaren vor dem Online-Kauf ansehen und genehmigen können. Ein typischer Fall einer partiellen Digitalisierung.

Quelle: CBInsight 2018

Neue Geschäftsmodelle

Google hingegen nimmt gleich den gesamten Gesundheitsbereich in den Blick – wie übrigens fast alle großen Akteure der Tech-Branche. Amazon hat die Herzfrequenz-Erkennung per Smartphone, Apple sein Gesundheits-Tracking per Smartphone patentiert. Nun steigt Google in die Erfassung, Analyse und Verwertung medizinischer Daten ein. Das dargestellte Patent beabsichtigt, Sensoren in unsere Badezimmer zu bringen, die Herz-Kreislauf-Probleme aufzeigen, die Herzgesundheit verbessern helfen und im Fall des Falles medizinische Hilfe anfordern können. 

Quelle:  United States Patent and Trademark Office, Januar 2018

Konsequenzen von Industrie 4.0

Die Konsequenzen der skizzierten Entwicklungen sind heute bereits sichtbar. Vor allem drei stechen ins Auge.

Marktkapitalisierungen verschieben sich

Diese von Dr. Holger Schmidt thematisierte Perspektive zeigt eindrücklich, welche Bedeutung mittlerweile die neuen Geschäftsmodelle der Plattformökonomie haben. Es zeigt aber auch, wie abgeschlagen heute bereits Europa hinter Asien und den USA steht.

Quelle: Dr. Holger Schmidt 2019

Industrie 4.0 vollzieht sich in Wellen

Die Welle 1 von 2007 bis ins Jahr 2016 wurde insbesondere vom aufkommenden Cloud Computing, der Digitalisierung erster Branchen, den Anfängen des Internets der Dinge und natürlich Big Data geprägt. 

In der gegenwärtigen Welle 2 der Digitalisierung entstehen sog. cyber-physische Systeme, In ihnen werden die Umwelt, die Welt der Dinge wie Maschinen und Produkte, sowie die Menschen untereinander durch computergestützte Technologien immer flächendeckender vernetzt. 

Welle 3 wird sich insbesondere durch autonome Systeme auszeichnen, z.B. selbstfahrende Automobile. Das Thema geht aber viel weiter, es zieht sich längst durch fast alle Branchen, von der Medizintechnik (z.B. bei der Überwachung von Patienten) über das Transportwesen wie Bahn, Luft- und Schifffahrt bis hin zum Anlagen- und Maschinenbau, in dem mobile Arbeitsmaschinen eine zunehmen größere Rolle spielen.

Quelle: Henrik von Scheel 2018

Die Veränderung unserer Gesellschaft 

Wenn wir über die Gesellschaft von morgen nachdenken, hilft es nichts, den heutigen Status Quo und Erfahrungen seiner Entwicklung als Ausgangspunkt zu nehmen. 

Quelle: Oertel 2019 

Nach der Erfindung der elektrischen Straßenbahn Ende des 19. Jahrhunderts fürchteten viele Menschen im Beförderungsgewerbe mit Pferden um ihre Beschäftigung. Tatsächlich hat die Straßenbahn und später das Automobil dieses Geschäft weitgehend überflüssig gemacht, dafür aber auch ganz neue Arbeitsplätze geschaffen. Unternehmen, die Straßenbahnen und Oberleitungen produzierten, brauchten Menschen, die sie entwickeln, fabrizierten und vor Ort installierten. So entstanden in der Elektrotechnik, im Anlagen- und Maschinenbau ganz neue Industriezweige. Tagelöhner-Arbeitsplätze verschwanden zugunsten von Dauerarbeitsplätzen.

Ähnliches vollzog sich ab den 1950er Jahren in der Landwirtschaft, als Maschinen zunehmend die Arbeit von Menschen substituierten. Ein Landwirt erzeugte 1950 so viele Lebensmittel, dass er etwa 10 Personen ernähren konnte – heute sind es 155 Menschen.

Wir sollten unsere Gesellschaft, wie wir sie heute kennen, trotz aller Errungenschaften nicht als Bestfall stilisieren. Stattdessen sollten wir schleunigst beginnen, Ideen zu entwickeln, wie die Gesellschaft der Zukunft aussehen könnte. Hierbei sollte die Frage im Vordergrund stehen: Wie können wir Industrie 4.0 nutzen, um die Strukturen und Werte unserer Gesellschaft weiter zu entwickeln?

Von Industrie 4.0 zu Industrie X.0

Der Blick auf die Geschichte der industriellen Zeitalter lässt unschwer erkennen, dass die Zeitabstände zwischen ihnen von Mal zu Mal kürzer werden.

Dieses Mal schreitet die technologische Entwicklung schneller als jemals zuvor voran. Jede Wegmarke – kaum erreicht – könnte bald wieder Vergangenheit sein. Aus Industrie 4.0 wird so im Handumdrehen Industrie 5.0, Industrie 6.0 und so weiter. Es dauert nicht lange, und wir werden möglicherweise nicht mehr einwandfrei ausmachen können, wann Wirtschaft und Gesellschaft wieder in ein nächstes Zeitalter eintreten.

Verschonen Sie Ihre Kollegen, Mitarbeiter und Kunden, sprechen Sie doch einfach von Industrie X.0! 


Fotos:

  • Fancycrave, www.unsplash.com
  • Joshua Sortino, www.unsplash.com

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