Industrie 4.0 – Definition, Trends und Best Practices im Überblick

Ein Laser, der Metall schneidet.

Digitalisierung statt Traditionalisierung. Die vielfältigen, neuen, technologischen Möglichkeiten der Industrie 4.0 rücken immer mehr in den Fokus von Industrieunternehmen. Aber was genau bringt die Industrie 4.0 meinem Unternehmen? In diesem Artikel erfährst Du alles rund um die Industrie 4.0 – die neusten technologischen Trends, Chancen und Risiken sowie direkte Praxisbeispiele aus dem produzierenden Gewerbe. 

Definition – Die Industrie 4.0 beschreibt ganz allgemein einen Innovations- und Transformationsprozess innerhalb der produzierenden Industrie. Ziel des Prozesses ist es, die reale mit der virtuellen Welt zu verschmelzen. Mittels modernster, digitaler Informations- und Kommunikationstechnik soll so eine intelligente Vernetzung zwischen Mensch, Maschine und industriellen Prozessen geschaffen werden.¹ 

Seit wann gibt es eigentlich Industrie 4.0? 

Die ersten Technologien, die die industrielle Revolution seit den 70-er Jahren anführten, sind heute jedem bekannt und aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Waren es zu Beginn noch Desktop PCs, steht seit dem Ende des 20. Jahrhunderts durch die vierte industrielle Revolution mehr und mehr das Internet als zentrale Technologie im Vordergrund. Seit 2011 steht der Begriff „Industrie 4.0“ für die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung. Maßgeblich geprägt wird die Digitalisierung 4.0 durch das Internet der Dinge (IoT) und damit intelligente Technologien, wie künstliche Intelligenz. ² 

Technologietrends der Digitalisierung 4.0: Wie Unternehmen ihre Effizienz steigern können 

Ausgangspunkt der Entwicklungen rund um die Industrie 4.0 ist das Internet der Dinge (IoT). Die dadurch intelligente Vernetzung von Maschinen, ermöglicht bereits vollumfängliche Automatisierungen, was vor wenigen Jahren noch undenkbar war. Aufgaben, wie das Warten von Maschinen, was sonst von einzelnen Mitarbeiter:innen übernommen wurde, führen diese heute selbstständig aus. Der Zugriff eines:einer Mitarbeiter:in auf eine Maschine ist so nur im Ausnahmefall erforderlich. Durch die drahtlose Verbindung der Maschinen mit dem Internet können diese Informationen eigenständig erfassen, analysieren, verknüpfen und mit anderen Maschinen teilen.  

Ob neue Technologien der künstlichen Intelligenz, Augmented und Virtual Reality oder Big Data – die Industrie 4.0 Software bietet Industrieunternehmen enorme Vorteile bei der Herstellung von Produkten und Dienstleistungen. 

  • Informations- und Kommunikationstechnologien als grundlegende Voraussetzung: Sie stellen eine zentrale Rolle für die Industrie 4.0 dar. Ohne eine leistungsstarke Kommunikationstechnik ist eine effiziente Fertigung schlicht weg nicht möglich. Sei es für drahtlose Übertragungen, die Vernetzung aller an der Produktion Beteiligten oder auch für den Einsatz von Virtual Reality.  
  • Künstliche Intelligenz vereinfacht Arbeitsschritte: Eine effektive, wirtschaftliche Produktion ist in jedem Industrieunternehmen ein essenzieller Faktor. Die künstliche Intelligenz setzt hier ganz gezielt an, in dem durch moderne Technologien der Industrie 4.0 Maschinen lernen sich eigenständig funktional weiterzuentwickeln. Dadurch können sie bei der Ausübung von Arbeitsschritten bessere Leistungen erbringen. Künstliche Intelligenz ermöglicht damit nicht nur das maschinelle Lernen und die damit verbundenen kontinuierlichen Produktverbesserungen, sondern auch eine neue Gestaltung von Geschäftsmodellen.  
  • Gezieltere Handlungsentscheidungen mit Big Data: Die Datenmengen im Unternehmen wachsen und wachsen durch die Digitalisierung Industrie 4.0. Genau das beschreibt Big Data. Durch die Analyse dieser großen Datenmengen können viele nützliche Informationen für Unternehmen gewonnen werden. Mit Hilfe intelligenter, selbst lernender Algorithmen lassen sich Verknüpfungen zwischen einzelnen Daten herstellen. Dadurch können Industrieunternehmen aufgrund besser prognostizierter Daten zielgerichtetere Entscheidungen treffen und so das Wissen gezielt nutzen. ³
  • Die vielfältigen Möglichkeiten durch Augmented und Virtual Reality entdecken: Durch computergestützte Modelle wie Virtual Reality können Industrieunternehmen ihren Kunden ein ganz neues Kauferlebnis bieten. Sei es der virtuelle Rundgang durch die Produktion oder das Erleben eines neuen Produkts. Durch die modernen Technologien der Industrie 4.0 können darüber hinaus Arbeitsschritte vereinfacht und effizienter gestaltet werden. Per Smartphone oder Tablet lassen sich ganz einfach Informationen über Lagerbestände und erforderliche Ersatzteile einsehen. So kann beispielsweise der Prozess einer Ersatzteilanfrage im Rahmen einer Maschinenwartung durch den Einsatz von Augmented Reality beschleunigt werden. ⁴ 
  • Qualität 4.0: Ungenutztes Potenzial in der Produktion entdecken? Durch das Industrie 4.0 Qualitätsmanagement können Unternehmen mit Hilfe neuster Technologien die Qualität ihrer gesamten Wertschöpfungskette optimieren. Dabei ermöglichen künstliche Intelligenz und Big Data umfangreiche Qualitätsanalysen. Mittels modernster Industrie 4.0 Software können Unternehmen kurzfristig mögliche Fehler oder Engpässe identifizieren und entsprechend reagieren. 

Neue Perspektiven für Unternehmen durch Industrie 4.0 

Egal ob Großkonzern, Mittelständler oder Kleinunternehmen, die Industrie 4.0 bietet enorme Potenziale. So eröffnet die Digitalisierung Industrie 4.0 nicht nur neue Perspektiven für Beschäftigte, sondern auch neue Organisations- und Steuerungsmöglichkeiten für die gesamte Wertschöpfungskette. Dabei stellen innovative Formen des Wirtschaftens und Arbeitens die Leitplanken für die intelligente Verknüpfung von Mensch, Maschine und Prozessen dar. 

Eines der weltweit führenden Netzwerke der Industrie 4.0 ist die Plattform Industrie 4.0. Neben gezielten Handlungsempfehlungen für Unternehmen, Wissenschaft und Politik, entwickeln die Teilnehmer:innen der Plattform Industrie 4.0 Pläne, wie die Digitalisierung und Vernetzung unter den Standards der IT-Sicherheit zukünftig umgesetzt werden kann. Darüber hinaus unterstützt die Plattform insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen dabei, die Herausforderungen der Industrie 4.0 zu bewältigen. ⁵ 

Daten als Erfolgsfaktor der Industrie 4.0 

Innovationen, Kosten und Schnelligkeit stellen zentrale Merkmale des Wettbewerbs dar. Um sich gegen die Konkurrenz durchzusetzen, sind daher die Verfügbarkeit und der Zugang zu Daten wesentliche und essenzielle Erfolgsgrößen. Die zusätzliche Transparenz der Daten ermöglicht es Industrieunternehmen darüber hinaus, sich durch effizientere und effektivere Produktionsprozesse im Wettbewerb zu behaupten. 

Wohin entwickelt sich der produzierende Sektor durch Industrie 4.0?  

Produktion 4.0 – Wie verändert sich die Fertigung? 

Durch den Einsatz neuster Technologien der Industrie 4.0 können Unternehmen des produzierenden Sektors beispielsweise kundenindividuelle Produkte zum Preis von Massenware absetzen – und das mit höchstem Qualitätsstandard. 

So wird die Produktion effizienter und dynamischer, zum Beispiel dadurch, dass Produktionszyklen immer kürzer und Reparaturen von Maschinen selbst veranlasst werden. Bereits heute können verschiedene Bereiche wie Maschinenbau, Logistik und Dienstleistungen selbstständig miteinander kommunizieren.  

Kundenindividuelle Produkte als Trend der Industrie 4.0 Automobilindustrie 

Fahrzeug- und Kundendaten, die das Verhalten der Kosument:innen widerspiegeln, stellen die Basis des Unternehmenserfolgs für Automobilhersteller dar. Gerade hier liegt die Herausforderung durch Industrie 4.0 in der intelligenten Vernetzung von Daten und Datenbanken. Unternehmen der Automobilindustrie, deren Fokus sonst auf der Preispolitik lag, setzen nach und nach auf den Trend der individualisierten Produkte für Kund:innen – von der Entwicklung bis zum Vertrieb der Produkte. Zentral ist hierbei die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Durch Service-Roboter werden dem Menschen schwere und gefährliche Arbeiten abgenommen. Dennoch behält dieser durch seine kognitiven Fähigkeiten die leitende Funktion. Bereits 20 Prozent der Unternehmen in der Automobilindustrie setzen auf selbststeuernde Anlagen in der Produktion. ⁶

Industrie 4.0 Maschinenbau: Teilautomatisierung durch Cobots 

Bereits heute stellt die Digitalisierung Industrie 4.0 in großen Maschinenbauunternehmen einen elementaren Faktor der Unternehmensstrategie dar. So setzen viele der Unternehmen auf digitale Technologien zur Maschinenwartung sowie auf autonome Transportsysteme und intelligent, vernetzte Logistiklösungen. Besonderen Fokus legen Maschinenbauunternehmen auf die Digitalisierung interner Prozesse. Ein derzeit häufig umgesetztes Projekt stellen dabei Cobots dar. Cobots sind Leichtbauroboter, die Arbeitnehmer:innen beim Tragen von Lasten unterstützen sollen. Darüber hinaus kommen ebenso vermehrt Datenbrillen, 3D-Druck sowie Software-Bots zum Einsatz, die eine automatisierte Erfassung und Verarbeitung von Informationen ermöglichen. 

Unbegrenzter Einsatz digitaler Technologien in der Chemieindustrie 

Die technologischen Entwicklungen der Industrie 4.0 sind vor allem für die Chemieindustrie von hoher Bedeutung. Neben dem Anlagen- und Maschinenbau sowie der Branche der elektrischen Ausrüstungen, ist die Chemieindustrie ein großer Anwender von Digitalisierungen. Durch den enormen internationalen Wettbewerbsdruck unter anderem aufgrund der Globalisierung, sehen mehr und mehr Unternehmen der Chemieindustrie den digitalen Wandel als erforderlich. Der Einsatz neuer Technologien ist hier fast unbegrenzt. Von Sensoren, die die Qualität der Produkte überwachen bis hin zum zielgerichteten Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft. Hier suchen Unternehmen der Chemieindustrie bewusst die Zusammenarbeit mit Landwirten, um ihnen effizienteres Wirtschaften zu ermöglichen. Warum genau und was Landwirtschaft 4.0 ist, darauf gehen wir im folgenden Absatz näher drauf ein.  

Landwirtschaft 4.0 – Die Zukunft der Landwirtschaft? 

Der Fokus von Landwirtschaft 4.0 liegt ganz klar auf Effizienzsteigerung und der Optimierung von Betrieben. Künstliche Intelligenz sowie Big Data spielen hierbei eine zentrale Rolle. So setzen immer mehr Landwirte auf digitale Technologien wie selbstfahrende Erntemaschinen, Drohnen oder Agrar-Apps. Ziel der Digitalisierung durch Landwirtschaft 4.0 ist neben der Erhöhung der Effizienz, auch die körperliche Entlastung der Arbeitskräfte sowie die Reduzierung umweltbelastender Mittel. Eine Herausforderung stellen hier mit Sicherheit, die noch oftmals nicht ausgereiften Netze auf dem Land dar. Dennoch schafft die Digitalisierung Chancen, Ressourcen sinnvoller zu nutzen und ermöglicht eine individuelle Arbeitsgestaltung der Landwirte.  

Logistik 4.0 – Kürzere Lieferzeiten und optimierte Bedarfsplanungen 

Kernelement der Logistik 4.0 ist ein flexibles Netzwerk, wodurch eine unternehmensweite Verfügbarkeit von Daten erreicht wird. Neben dem kontinuierlichen Zugriff auf die gesamten Daten, stehen auch kürzere Lieferwege sowie bessere Bedarfsplanungen im Fokus der Logistik 4.0. Barcodes, Sensoren oder auch GPS erleichtern dabei das Vernetzen der gesamten Wertschöpfungskette. Selbstfahrende Transportfahrzeuge sind nur ein Beispiel für Logistik 4.0. So auch intelligente Güter, die anhand von Daten eigenständige Handlungen, wie zum Beispiel das Buchen von Transportplätzen durchführen können.  

Warum neue Wege gehen? – Industrie 4.0 Chancen und Risiken 

Die zunehmende Digitalisierung durch Industrie 4.0 bringt eine Vielzahl von Chancen mit sich. Dennoch dürfen gewisse Risiken auch nicht außer Acht gelassen werden: 

Chancen der Industrie 4.0 

  1. Effizienz- und Produktivitätssteigerungen  
  2. Senkung der Kosten 
  3. Aktive Ressourcenschonung, um diese in anderen Bereichen zu investieren 
  4. Vollständig transparente Prozesse 
  5. Schnelle, flexible Reaktion auf Marktveränderungen 
  6. Maschinen können autonom auf sich ändernde Anforderungen reagieren 
  7. Durch das Sammeln und Analysieren von Daten können neue Lösungen entwickelt und Arbeitsprozesse optimiert werden 
  8. Neue Arbeitsmodelle für Mitarbeiter:innen 
  9. Unterstützung durch vollständige Informationsbeschaffung und Entlastung von älteren Mitarbeiter:innen durch beispielsweise Lastenroboter 
  10. Verbesserung der Work-Life-Balance und Steigerung der Zufriedenheit der Mitarbeiter:innen durch die flexible Anpassung von Arbeitsabläufen 
  11. Neue Wachstumschancen und Wettbewerbsvorteile für den Wirtschaftsstandort Deutschland 
  12. Flexible Produktionsumgebungen  

Risiken der Industrie 4.0

  1. Erhöhte Anforderungen an die IT-Sicherheit durch große Datenmengen zum Schutz vor Datenmissbrauch 
  2. Eingeschränkte gesellschaftliche Akzeptanz durch beispielsweise neue Arbeitsmodelle (Fokus auf Wissensarbeit statt körperlichen Tätigkeiten) 
  3. Steigender Fachkräftemangel, beispielsweise an IT-Expert:innen durch veränderte Anforderungen an Mitarbeiter:innen⁷ 

Der Startschuss zur Industrie 4.0 ist gefallen 

Industrie 4.0 ist schon lange keine Zukunftsmusik mehr. Die vierte industrielle Revolution hat längst begonnen. Nutze die Möglichkeit Prozesse effizienter zu gestalten. Das kostenfreie Webinar „In 30 Minuten zum digitalen Aktenplan für die Industrie“ gibt einen Einblick, wie sich umfangreiche Projekte mit zahlreichen Dokumenten ab sofort übersichtlich darstellen lassen. Anschauen lohnt sich!  

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Quellen: 

1) DIN | Was ist Industrie 4.0?

2) BMWI | Plattform Industrie 4.0 | Was ist Industrie 4.0?

3) Mittelstand heute | Mit Big Data wird Industrie 4.0 erst richtig nutzbar 

4) INDUSTRY OF THINGS | VR und AR als zuverlässige Helfer in der Industrie 4.0

5) Leitbild 2030 für Industrie 4.0 | Digitale Ökosysteme global gestalten

6) BMWi | Digitale Transformation in der Industrie

7) BMWi | Plattform Industrie 4.0 | Chancen durch Industrie 4.0