Die Wirtschaft ist im Wandel, ähnlich wie zuletzt im 19. Jahrhundert, als die Industrialisierung für die Verbreitung der neuen Fabrik mit Massenproduktion gesorgt hat. Neue Technologien, Automatisierungen und immer größere Datenmengen verbessern Prozesse in der Wertschöpfungskette weiter. Für Unternehmen bedeutet dies, mit der Zeit zu gehen und ihre Abläufe effizienter mit den neuen Techniken zu gestalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Big Data, Just-in-time-Produktion und Lieferketten oder Tracking sind heute wichtige Erfolgsfaktoren. Zusammengefasst wird diese Entwicklung unter dem Begriff Industrie 4.0, welcher erstmalig auf der Hannover Messe 2011 in der Öffentlichkeit verwendet wurde.
Mit Bezug auf die bisherigen drei industriellen Revolutionen soll der Begriff Industrie 4.0 zum Ausdruck bringen, dass die Wirtschaft vor der vierten Revolution steht. Während bei der dritten Revolution vor allem der Einsatz von Mikroelektronik und der Übergang in die Computerisierung im Vordergrund standen, beschäftigt sich die Industrie 4.0 vor allem mit der sogenannten „smart factory“. Als technische Grundlage dienen hierbei vor allem cyber-physische Systeme und das Internet der Dinge.
Die Hauptmerkmale der Industrie 4.0
Der Definition nach erfordert die „smart factory“ die Umsetzung von drei Hauptpunkten. Zum einen die horizontale Integration von Wertschöpfungsnetzwerken, um eine Zusammenarbeit zwischen dem Unternehmen, den Kunden und den Geschäftspartnern auf internationaler Ebene zu ermöglichen. Zum anderen durch die vertikale Vernetzung von Produktionssystemen, welche intelligente Maschinen miteinander kommunizieren lassen. Darüber hinaus ist eine Integration von End-to-End-Engineering über den gesamten Lebenszyklus und über die vollständige Wertschöpfungskette erforderlich.
Auch die Bundesregierung verspricht sich viel vom Wandel zur Industrie 4.0. So soll durch dieses Zukunftsprojekt die bislang weltweit führende Stellung im produzierenden Gewerbe behauptet und nach Möglichkeit weiter ausgebaut werden. Einfach zu implementierende Lösungen sind bereits verfügbar: Industrielle Bildverarbeitung und Beschriftung in Form von Barcodes und RFID Markierungen mit dazugehöriger Hard- und Software zur Dokumentation, Verarbeitung und Analyse der Daten ermöglichen die Optimierung von Prozessen in Unternehmen.
Datenerfassung über Bildverarbeitung in der Produktion
Mit der Industrie 4.0 werden Abläufe und die Produktion überprüfbar und steuerbar. Um organisierte Abläufe von Maschinen und Robotern zu steuern und zu automatisieren, benötigen Computer Informationen in Form von Daten. Ein System von Barcodes oder RFID-Codierungen dient dazu, Daten an Produkten anzubringen und zu erfassen, um zum Beispiel über Position, Empfänger oder Menge Auskunft zu geben. Die maschinenlesbare Identifikation und Information zu Produkten ist entscheidend für ein optimales Management. Grafische Markierungen bieten auch eine bessere Kontrolle der Qualität und Abläufe durch beispielsweise vereinfachte Mengenüberprüfungen, Messungen oder Verfolgung des Lieferweges an. In der Industrie 4.0 werden alle Daten auf einer Plattform zusammengeführt und somit dokumentiert, ausgewertet und bearbeitet. Diese automatisierte Datenerfassung macht Unternehmen messbar, wodurch Potenziale, Probleme oder Unregelmäßigkeiten erkannt werden und Optimierungen gestaltet werden können. Aus diesen Gründen sind in hoch organisierten Branchen wie Logistik, Flottenmanagement oder der maschinellen Produktion Barcodes und RFID-Codierungen zur Datenerfassung bereits unverzichtbar geworden.
Individuelle Lösungen für die automatisierte oder mobile Datenerfassung sind möglich
Jede Fabrik, Industrie oder Abteilung kann Lösungen zur Datenerfassung nutzen, jedoch mit anderen Anforderungen und Einsatzgebieten. Die Erstellung der Datenmarkierungen erfolgt über Drucker wie beispielsweise Etikettendrucker, mit denen individuelle Daten mit Hilfe von Barcodes oder elektromagnetischen RFID Tags erstellt werden können. Der Unterschied zwischen grafischen Barcodes und Funk-RFID liegt im Scannen. Grafische Strich- oder 2D-Codes benötigen ein Scannen aus unmittelbarer Nähe mit Sichtkontakt, wohingegen RFID-Markierungen über Funktechnologie ausgelesen werden und kein Einzelscannen benötigen. Die Lesegeräte erkennen über die Codierungen die angehängten Daten und können sie an die interne Plattform weiterleiten, speichern oder bearbeiten. Unterschiedliche Displaygrößen, Prozessoren und Speichergrößen können den individuellen Aufgaben angepasst werden, so dass Lesegeräte in Fahrzeuge, wie beispielsweise Stapler, integriert werden, als stationäres Terminal zur Bedienung von Robotern und Maschinen zur Verfügung stehen oder an Mitarbeiter als Handscanner ausgegeben werden können. Die Verknüpfung von Soft- und Hardwarelösungen bilden eine Plattform für die Verwaltung der Daten und die Übersicht von individuellen Abläufen in der Fabrik, im Lager oder im Büro. Diese Informationen sind für Managemententscheidungen, zur Optimierung und Kontrolle der Produktion und Wertschöpfungskette, von besonderer Bedeutung. Die Möglichkeiten von mobiler, stationärer oder kabelloser Datenerfassung und -verwaltung eignen sich für weitaus mehr Zwecke als nur bei Lager- und Versandtätigkeiten, denn die Messbarkeit jeder einzelnen Funktion im Unternehmen wird immer wichtiger.
Die Bedeutung der Cloud in der Industrie 4.0
Allein wegen der kabellosen Datenerfassung und Verwaltung, ist die Cloud eine der wichtigsten Zutaten für die Industrie 4.0. Ohne eine funktionierende Cloud, welche den nötigen Speicherplatz und die Rechenleistung gewährleistet, ist ein reibungsloser Datenaustausch und somit eine Optimierung der Fertigungsprozesse nur schwer vorstellbar. In einer vollständig vernetzten Fabrik mit Maschinen, die miteinander kommunizieren, entstehen Datenmengen, die ein erhebliches Ausmaß annehmen. Die Cloud-Technologie bietet hierfür eine Lösung – auch, weil zusätzliche Kapazitäten schnell und ohne große Investitionen ergänzt werden können. SaaS-Angebote ist hier das Stichwort. So können zusätzliche Datenmengen schnell verarbeitet und zugänglich gemacht werden.
Handheld-Terminals – ein Überblick über alle Roboter und Maschinen an jedem Ort
Die ständige Vernetzung ermöglicht ein hohes Maß an Automatisierung. Aber auch die stetige Möglichkeit der Überwachung aller Prozesse steht im Zeichen der Industrie 4.0. Mobile Terminals ermöglichen jedem Mitarbeiter einen ständigen Zugriff auf alle Prozesse. Jederzeit einsetzbar und leicht im Handling ermöglichen sie nicht nur eine Zeitersparnis beim Datenhandling, sondern auch eine dynamische Zuordnung von Abläufen innerhalb einer Fabrik.
Die Vorteile der Automatisierung durch Roboter und Maschinen in der Industrie 4.0
Die Aufrüstung zur Industrie 4.0 bietet viele Vorteile. Eine höhere Produktionsgeschwindigkeit von Werkstücken und bessere Organisation sowie Kontrolle über die internen und externen Prozesse sind schnell in der Fabrik sichtbar. Eine deutliche Senkung der Kosten durch eine bessere Effizienz macht sich auch im Betriebsergebnis bemerkbar. Durch industrielle Bildverarbeitung und Beschriftung können einfach und kostengünstig verschiedene Grade an Automatisierung in bestehende Strukturen und Plattformen implementiert werden. Maschinen, Roboter und Personalausstattung lassen sich somit nachträglich an die Industrie 4.0 anpassen und für die Zukunft bereit machen.
Die Industrie 4.0 bringt viele Herausforderungen mit sich. Einheitliche Standards, Normungen und Umsetzungsstrategien müssen gefunden werden, um über Hierarchie- und Firmengrenzen hinweg Produkte und Ressourcen einheitlich zu beschreiben. Und auch der Ausbau der Netzinfrastruktur in Deutschland ist zwingend erforderlich, um einen tiefgreifenden Paradigmenwechsel in der Industrie einzuleiten. Zeitgleich sind die Möglichkeiten, welche sich durch eine vollständig vernetzte Organisation ergeben, so erheblich, dass sich kein Unternehmen diesem Wandel entziehen sollte.