Der Weg zu Industrie 4.0

Industrie 1.0 - 1784

Mechanisierung - Erster mechanischer Webstuhl

Industrie 2.0 - 1870

Elektrifizierung - Erstes Fließband

Industrie 3.0 - 1969

Automatisierung - Erste speicherprogrammierbare Steuerung

Industrie 4.0 - heute

Vernetzung - Mechatrologie by ADDI-DATA

Definition von Industrie 4.0

 

Üblicherweise wird Industrie 4.0 kurz als die Digitalisierung industrieller Prozesse definiert. Das ist natürlich richtig, aber eine genauere Definition ist notwendig, um alle Konsequenzen dieser Evolution zu verstehen.

“Industrie 4.0” stellt die Digitalisierung industrieller Prozesse in und um die Fabrik dar, und sie wird durch die technische Integration intelligenter elektronischer Systeme (CPS) in die Produktion und die Logistik sowie durch die Nutzung des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) und Webservices für industrielle Prozesse realisiert.

Bis zu diesem Punkt sind nur zwei Abteilungen betroffenen: Zum einen die Entwicklung, die für die Integration der CPS in die Produktionslinie verantwortlich ist, zum anderen die Abteilung für Prozess- und Arbeitsorganisation, die Wege finden muss, um durch die Nutzung des IoT und Webservices die Effizienz zu steigern.

Dennoch ist Industrie 4.0 nicht nur ein technisches Thema.

In der Tat hat die Anwendung von CPS, IoT und Webservices auch Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette, die Firmenstruktur, die nachgeschalteten Dienste und die Arbeitsorganisation.

Das bedeutet, dass das Firmenmanagement über die Auswirkungen dieses Geschäftsmodells und seine Möglichkeiten und Risiken nachdenken muss, z.B. wie ein 3-D-Drucker schrittweise eine Fräsmaschine ersetzen könnte.

Die Vertriebs- und Marketingabteilung muss sich über die Auswirkungen auf die Wertschöpfungskette und über neue nachgeschaltete Dienste, die angeboten werden könnten, Gedanken machen.

Außerdem bringt diese Evolution Herausforderungen für die Personalabteilung mit sich, da sich die Art der Arbeit durch mehr Automation und Interaktion zwischen Mensch und Maschine (System) verändert.

Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die
industrielle Messtechnik und Automation

Integration in die Produktionskette

Vermehrte Integration in die Produktionskette mit rauen Umgebungs-bedingungen => Geräte müssen resistent sein gegen Störungen wie EMV-Strahlung, Vibrationen oder Temperaturschwankungen.

Mechatrologie

Kundenindividuelle Massenfertigung

Nachfrage nach kundenindividueller Massenfertigung in der Industrie. Kundenspezifische Produkte und Service erfordern Mess- und Automatisierungsgeräte, die einfach und flexibel parametrierbar sind.

Prozesstransparenz

Wachsende Anzahl von Messpunkten, mit dem Ziel, den industriellen Prozess transparenter zu machen. Da die Messsysteme einen Teil der Verrechnung der Daten übernehmen, muss ein Industrie 4.0-taugliches Gerät smart/ intelligent sein, um Informationen auf einfache und standardisierte Art austauschen zu können.

selbst-organisierende Produktion

Notwendigkeit einer sich selbst organisierenden Produktion. Steigende Qualitätsansprüche an Produkt und Prozesse sowie eine Transparenz in Punkto kontinuierliche Verbesserungen verlangen nach intelligenten Sensoren- und Aktoren-Netzwerken.

Cyberphysikalische Messsysteme und Industrie 4.0

Cyberphysikalische Messsysteme

Um die Industrie 4.0 zu verstehen, ist es notwendig, den Schlüsselbegriff „Cyberphysikalische Systeme (CPS)“ zu erklären, da dieser einen entscheidenden Teil des Themas ausmacht.

Was sind CPS?

„Cyberphysikalische Systeme“ sind intelligente Embedded-Systeme, bestehend aus einer Kombination aus Elektronik und Software, die durch Sensoren und Aktoren mit der realen Welt verbunden sowie untereinander und mit dem Internet vernetzt sind. So verschmilzt die physikalische Welt mit der virtuellen Welt zu einem Cyberspace, der, laut Definition, eine Komposition aus digitalisierten Daten ist, die eine Welt aus Information und Kommunikation erschaffen, die durch das Internet verbunden ist.

Ein einfaches Beispiel für ein CPS ist das Smartphone, denn es kombiniert einerseits die Verbindung zur realen Welt über eingebaute Sensoren (z.B. GPS-Sensoren zur Geolokalisation), und andererseits die Verbindung zur „virtuellen Welt“, einem IT-Netzwerk oder dem Internet über Wireless oder telefonische Schnittstellen.
Dank seiner Rechner-Fähigkeiten kann ein CPS die von den Sensoren gesammelten Daten verarbeiten, bevor es diese in den digitalen Raum überträgt.

Ebenso gibt es CPS speziell für das industrielle Umfeld. Sie sammeln mit verschiedenen Sensoren physikalische Daten wie Temperatur, Dimension, Bewegung, Druck, Kraft, etc.
Die CPS können diese Daten dank ihrer Rechner-Fähigkeiten mit spezifischen Algorithmen verarbeiten, und sie, z.B. für die vorausschauende Instandhaltung, an ein MES (Manufacturing Execution System) senden.