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Branche

Was ist Industrie 4.0?

Erfahren Sie mehr über Industrie 4.0-Technologien, Vorteile und Herausforderungen bei der Transformation.
Ein Mann, der in einer Fabrik steht.

Industrie 4.0

Industrie 4.0 bezieht sich auf den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie IoT, KI, Cloud Computing und Datenanalyse in der Fertigung, um Automatisierung, Wartung und Effizienz zu verbessern. Sie hat erhebliche Auswirkungen auf die Lieferkette, indem sie Fabriken und Lager smarter macht und sicherstellt, dass Produkte pünktlich bei den Kunden ankommen.

Das Wichtigste in Kürze

  • Industrie 4.0 ist der Wandel in der Fertigung, der Technologien wie KI, IoT und Cloud Computing nutzt, um die Automatisierung zu steigern, die Effizienz zu verbessern und Prozesse zu optimieren.
  • Die vier industriellen Revolutionen umfassen die Mechanisierung mit Dampfmaschinen, die Massenproduktion mit neuen Energiequellen, Computer und Telekommunikation sowie die heutige Nutzung von KI, IoT und Cloud-Technologien.
  • Industrie 4.0-Technologien verbinden die physische und digitale Welt durch Tools wie IoT, Cloud Computing, KI, digitale Zwillinge und Cybersicherheit, um die Abläufe und Entscheidungsfindung zu verbessern.
  • Industrie 4.0 verbessert die Produktivität, Automatisierung, Nutzung von Vermögenswerten und Qualität, während sie die Logistik optimiert, Prozesse strafft und die betriebliche Kontinuität sichert.
  • Die Herausforderungen von Industrie 4.0 umfassen die Anpassung älterer Systeme, das Schließen von Qualifikationslücken, das Management von Cybersicherheitsrisiken und den Umgang mit der Komplexität und den Kosten der Verarbeitung großer Datenmengen.
  • Echte Beispiele zeigen Unternehmen, die Industrie 4.0-Technologien nutzen, um die Effizienz zu verbessern, Prozesse zu optimieren und schnellere Einblicke zu gewinnen, und demonstrieren das Potenzial zukünftiger Fabriken.

Überblick über Industrie 4.0

Industrie 4.0 ist der Wandel, der sich in der Fertigung vollzieht, um digitale Technologien wie Cloud Computing und Analytik, KI und maschinelles Lernen sowie das Internet der Dinge (IoT) in Produktionsanlagen und -abläufe zu integrieren. Auch als „Vierte industrielle Revolution“ oder „Fertigung 4.0“ bezeichnet, ist die „Industrie 4.0 in der Fertigung“ durch verbesserte Effizienzen wie erhöhte Automatisierung, prädiktive (proaktive) Wartung und selbstoptimierende Prozessverbesserungen geprägt.

Die größte Auswirkung von Industrie 4.0 wird wahrscheinlich auf die Lieferkette zukommen – durch intelligente Fertigung in den Fabriken und intelligente Lagerhaltung in der Logistik. Aber das ist noch nicht alles, denn Industrie 4.0 verbindet sich auch mit Back-End-Systemen, so dass die Software sicherstellen kann, dass die Produkte zur richtigen Zeit beim richtigen Kunden ankommen.

Geschichte der industriellen Revolutionen

Erste Revolution: Mechanisierung

Die erste industrielle Revolution fand gegen Ende des achtzehnten Jahrhunderts und zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts statt. Die Erfindung der Dampfmaschine ebnete den Weg für den Ausbau der Eisenbahnen und eine breitere Wirtschaft.
 

Zweite Revolution: Massenproduktion


Mit dem Beginn am Ende des neunzehnten Jahrhunderts brachte die zweite industrielle Revolution Technologie in Industrien, die zu neuen Energieformen führten, darunter: Elektrizität, Gas und Öl. Das Aufkommen des Verbrennungsmotors gab auch den Anstoß für die Erfindung von Automobilen und Flugzeugen.
 

Dritte Revolution: Computer


Gegen Ende des zwanzigsten Jahrhunderts erlebte die dritte industrielle Revolution den Aufstieg von Computern und Telekommunikation. Diese Revolution ebnete auch den Weg für neue Technologien, die Weltraumexpeditionen und Fortschritte in der Biotechnologie ermöglichten.


Vierte Revolution: IT und KI


Wir erleben jetzt die vierte industrielle Revolution. Dies ist eine Revolution, die durch die Cloud, das Internet der Dinge (IoT), KI und zunehmende Rechenleistung sowie Datenzugang angetrieben wird.

Was sind Industrie 4.0-Technologien?

Industrie 4.0-Technologien sind Technologien, die als Brücke zwischen der physischen und digitalen Welt fungieren – und die als Grundlage für intelligente und autonome Systeme dienen. Obwohl Unternehmen und Lieferketten bereits einige dieser Technologien nutzen, wird ihr volles Potenzial erst dann ausgeschöpft, wenn sie zusammen eingesetzt werden. Dies sind sieben der wichtigsten Industrie 4.0-Technologien:
 
  1. Cloud Computing. Cloud Computing ist das Rückgrat von Industrie 4.0, denn die Daten, die die meisten Industrie 4.0-Technologien antreiben, befinden sich in der Cloud.
  2. Internet der Dinge. Das Internet der Dinge (IoT) ist ein Konzept, das darauf abzielt, die Vorteile des regulären Internets – einschließlich ständiger Konnektivität, Fernsteuerungsmöglichkeiten und Datenaustausch – auf Güter in der physischen Welt auszudehnen. Physische Dinge wie Geräte, Computer, Roboter und Produkte verfügen über eingebettete Sensoren, um Echtzeitinformationen zu ihrem Zustand, ihrer Leistung oder ihrem Standort zu erhalten. IoT Signals abrufen: Manufacturing Spotlight-Bericht.
  3. Digitale Zwillinge. Ein digitaler Zwilling ist die digitale Darstellung eines physischen Objekts, wie eine Simulation einer Maschine, eines Prozesses, einer Fabrik, eines Systems oder einer Lieferkette. Dies umfasst manchmal 3D-Renderings physischer Objekte. Ein Kernbestandteil von Industrie 4.0, ein digitaler Zwilling, ermöglicht es Unternehmen, die Produktivität zu steigern, Arbeitsabläufe zu verbessern und neue Produkte zu entwerfen.
  4. Big Data und Analytics. Big Data-Analysesysteme können das schiere Datenvolumen verarbeiten, das bei der Überwachung jeder Funktion eines Fertigungsvorgangs generiert wird. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und KI-Technologien werden Daten in Echtzeit schnell verarbeitet, um die Entscheidungsfindung und Automatisierung über den gesamten Fertigungsbetrieb zu verbessern.
  5. Edgecomputing. Edge Computing ist eine Methode zur Optimierung von Cloud Computing-Systemen, indem die Datenverarbeitung am Rand des Netzwerks, nahe der Datenquelle, durchgeführt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Latenzzeit reduziert wird, d. h. die Zeit von der Erstellung der Daten bis zum Zeitpunkt, zu dem eine Antwort erforderlich ist.
  6. KI und maschinelles Lernen. KI und maschinelles Lernen sind entscheidend für die Transformation der Industrie 4.0 und den Übergang zu intelligenten Fabriken und der Fertigung. KI nutzt die von intelligenten Fabriken generierten Daten, um Maschinen zu optimieren, Arbeitsabläufe zu verbessern und die Logistik zu rationalisieren, um die Effizienz zu steigern.
  7. Cybersicherheit. Die zunehmende Konnektivität zwischen physischen und digitalen Umgebungen in der Industrie 4.0 bedeutet auch ein erhöhtes Risiko potenzieller Bedrohungen durch böswillige Angriffe und Malware. Technologien wie maschinelles Lernen ermöglichen es jedoch, die Bedrohungserkennung, den Schutz und die Reaktion zu automatisieren und gleichzeitig Sicherheitsverletzungen und Produktionsverzögerungen zwischen Netzwerken zu minimieren.
  8.  

Die Vorteile der Industrie 4.0

Es gibt viele Vorteile von Industrie 4.0-Technologien, einschließlich:
 
  • Produktivität. Die Produktivität wird verbessert, da KI und autonome Systeme die Fabrikmitarbeitenden unterstützen, um die Produktionseffizienz und -qualität zu steigern und Ausfallzeiten zu reduzieren.
  • Automatisierung. Automatisierung ist häufig die Lösung zur Maximierung der Produktionseffizienz. Technologien wie KI und maschinelles Lernen ermöglichen die Automatisierung.
  • Ressourcennutzung. Eine größere Flexibilität über den gesamten Fertigungsbetrieb hinweg durch Industrie 4.0-Technologien bedeutet eine verbesserte Ressourcennutzung und das Potenzial für höhere Einnahmen.
  • optimierte Prozesse. Alle Industrie 4.0-Technologien werden zu einem Zweck eingesetzt – um die Fertigungsprozesse für eine höhere Effizienz und verbesserten Kundenservice zu optimieren.
  • Betriebskontinuität. Das Sicherstellen der Geschäfts- und Betriebskontinuität ist von entscheidender Bedeutung, da Ausfallzeiten in der Fertigung und Produktion besonders teuer sind.
  • Verbesserte Qualität. Agile Fabriken und intelligente Herstellungsprozesse verbessern den Gesamtdurchsatz und die Qualität, und senken gleichzeitig die Kosten.
  • Optimierte Logistik. Dank des Einblicks in die gesamte Lieferkette aufgrund von KI und Datenanalysen können Hersteller die Produktion und Bereitstellung optimieren.

Herausforderungen beim Übergang zu Industrie 4.0

Der Übergang zu Industrie 4.0 bringt seine eigenen Herausforderungen mit sich. Die Integration vorhandener Ressourcen in den digitalen Transformationsprozess kann sich beispielsweise als schwierig und zeitaufwändig erweisen. Eine weitere Herausforderung, die zu überwinden ist, sind potenzielle Qualifikationslücken zwischen neuen Mitarbeitenden in wichtigen Bereichen wie Data Science, KI und Cybersicherheit in Kombination mit dem Verlust von Mitarbeitenden, die in den Ruhestand eintreten.

Bei der digitalen Transformation sind Cybersicherheitsrisiken angesichts der größeren Angriffsfläche aufgrund der Konvergenz so vieler Technologien immer ein Problem. Die Datensicherheit ist weiterhin ein wichtiges Anliegen, um den sicheren und effizienten Handel zu schützen. Schließlich ist aufgrund des schieren Datenvolumens, das durch die digitale Transformation generiert wird, mehr Speicher- und Verarbeitungsleistung erforderlich. Der Datenpfad allein ist im Allgemeinen mehrere Ebenen tief, sodass die offene Kommunikation dieser Ebenen teuer und komplex sein kann.

Praxisbeispiele für Industrie 4.0

Wie bereits erwähnt, hat der Übergang zu Industrie 4.0 viele Vorteile. Sehen wir uns einige Beispiele aus der Praxis für Industrie 4.0-Technologien an.
 

Erweitern von Datenerkenntnissen



Dow durchbrach Datensilos und beschleunigte die digitale Fertigung mit Microsoft-Lösungen – und erzielte Verbesserungen bei der Betriebszeit der Anlagen, der Produktionseffizienz und der Zusammenarbeit der Mitarbeitenden. Kundenreferenz zu Dow lesen.
 

Verbessern der Leistung


Novo Nordisk setzte Mixed Reality ein, um die Prozesse in der Werkstatt zu optimieren und den technischen Fachkräften eine effizientere, optimierte und kollaborative Arbeitsweise zu ermöglichen. Kundenreferenz zu Novo Nordisk lesen.


Schnellere Einblicke


Stanley Black & Decker hat durch die Implementierung von IoT-Sensoren an mehreren Maschinen schnellere Einblicke in ein breites Spektrum von Leistungskennzahlen erhalten.

Diese Beispiele aus der Praxis weisen auf das Potenzial der Fabrik der Zukunft hin. Wenn man sich die Fabrik der Zukunft vorstellt, fällt es nicht schwer, eine zunehmende Automatisierung und vielleicht auch einen verstärkten Einsatz von Robotern in der Produktion vorherzusagen. Fabriken werden bereits agiler durch intelligente Fertigungslösungen und Strategien für intelligente Fabriken. Eine Lighthouse-Fabrik (gemäß der Definition des Global Lighthouse Network des Weltwirtschaftsforums) hat beispielsweise fortschrittliche Fertigungs- und KI-Technologien in großem Maßstab implementiert und operative und finanzielle Gewinne erzielt.

Erfahren Sie mehr über die Fabrik der Zukunft.

Häufig gestellte Fragen

  • Industrie 4.0 ist der Wandel, der sich in der Fertigung vollzieht, um digitale Technologien wie Cloud Computing und Analytik, KI und maschinelles Lernen sowie das Internet der Dinge (IoT) in Produktionsanlagen und -abläufe zu integrieren. Industrie 4.0 wird auch als vierte industrielle Revolution oder Fertigung 4.0 bezeichnet.
  • Die Arten von Industrie 4.0-Technologien umfassen: Cloud Computing, Internet der Dinge, Edge-Computing, Big Data und Analytik, Cybersicherheit, Digital Twin sowie KI und maschinelles Lernen.
  • Es gibt viele Vorteile von Industrie 4.0-Technologien, darunter Produktivität, Automatisierung, Ressourcennutzung, optimierte Prozesse, Betriebskontinuität, verbesserte Qualität und optimierte Logistik.
  • Einige Probleme oder potenzielle Herausforderungen, auf die man sich beim Einsatz von Industrie 4.0-Technologien vorbereiten sollte, sind: Integration bestehender Anlagen, potenzielle Qualifikationslücken bei neuen Mitarbeitenden, Cybersicherheitsanfälligkeiten und die Verwaltung des enormen Datenvolumens.
  • Industrie 4.0 kann viele Dinge für Ihr Unternehmen tun, z. B. schnellere Einblicke, Leistungssteigerung und erweiterte Datenerkenntnisse.
  • Beginnen Sie mit Industrie 4.0-Technologien, indem Sie zunächst den Status Ihrer digitalen Transformation bewerten. Bestimmen Sie dann Ihre Bereitschaft, zusätzliche Technologien einzuführen, und wie diese in vorhandene Systeme integriert werden. Beginnen Sie mit Microsoft-Lösungen wie Azure Industrial IoT und Azure Synapse Analytics, um Ihre Datenanalysen in die Cloud zu übertragen. Fügen Sie die verwaltete Azure SQL-Datenbank-Instanz hinzu, um die Leistung bei großen Datenmengen zu optimieren.

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