Das Projekt ADMA hat zum Ziel, Unternehmern den Zugang zu spezialisiertem technologischem und organisatorischem Know-how zu erleichtern. Laut dem European Advanced Manufacturing Support Centre umfasst die Transformation in Richtung Industrie 4.0 sieben Stufen. Die erste davon ist die Einführung fortschrittlicher Produktionstechnologien im Unternehmen.

Anschließend sollten sich Unternehmen unter anderem auf die Digitalisierung der Produktion konzentrieren (eine digitale Fabrik ist ein Werk, in dem alle Elemente wie Menschen, Maschinen und Produkte miteinander interagieren) sowie auf die Steigerung der ökologischen Nachhaltigkeit der Produktion, beispielsweise durch den Einsatz erneuerbarer Energiequellen. Gleichzeitig besteht weiterhin die Hoffnung, dass wir als Menschen dauerhaft unersetzlich bleiben. In diesem Artikel werden wir uns mit diesem Thema auseinandersetzen und das Phänomen aus der Perspektive der Rolle des Menschen in Industrie 4.0 betrachten.

Industrie 4.0 – allgemeine Charakteristik des Phänomens.
Industrie 4.0, auch als vierte industrielle Revolution bezeichnet, ist ein Phänomen, das auf der Integration intelligenter Maschinen und verschiedener innovativer Systeme basiert; es handelt sich um eine neue Art der Implementierung von Veränderungen in Produktionsprozessen.

Neue innovative Möglichkeiten in Produktionsprozessen.

Das Hauptziel besteht darin, eine höhere Effizienz bei gleichzeitig gesteigerter Qualität der hergestellten Produkte zu erreichen.

Die vierte industrielle Revolution

Die Welt hat sich in den letzten Jahren erheblich beschleunigt. Die dynamische Entwicklung neuer Technologien hat dazu geführt, dass Veränderungen mit einer Intensität, Geschwindigkeit und in einem Ausmaß stattfinden, wie wir es zuvor nicht erlebt haben. Wie findet sich der Mensch in dieser neuen Realität zurecht – und wie sieht der Mensch der Zukunft aus?

Die vierte industrielle Revolution vollzieht sich vor unseren Augen durch fortschreitende Digitalisierung, die zunehmende Vernetzung von Produkten, Geschäftsmodellen und Wertschöpfungsketten sowie durch die Automatisierung des Datenaustauschs mithilfe modernster Technologien.

Diese Transformation eröffnet Unternehmen bislang unbekannte Möglichkeiten. Das Internet der Dinge und intelligente Produktion verbinden physische Fertigung und operative Prozesse mit intelligenter digitaler Technologie, maschinellem Lernen und großen Datenmengen, um ein ganzheitlicheres und besser vernetztes Ökosystem für produzierende Unternehmen und das Supply-Chain-Management zu schaffen.

Industrie 4.0 – was ist wichtig zu wissen?

Aktuell befinden wir uns in der vierten industriellen Revolution, also Industrie 4.0. Der Schwerpunkt verlagert sich von klassischer Technologie hin zu digitaler Technologie, die in den letzten Jahren ein völlig neues Niveau erreicht hat. Möglich wird dies durch das sogenannte Internet der Dinge, das Zugang zu Produktions- und Betriebsdaten sowie – allgemein gesprochen – zur Wirtschaftlichkeit eines Industrieunternehmens bietet.

Jedes Werk verfügt über eigene Spezifika, Ressourcen und vor allem über Menschen, die durch gezielte Entscheidungen und den Einsatz bislang ungenutzter Lösungen die Produktivität erheblich steigern können.

Die vierte industrielle Revolution ist keine allumfassende, mystische Kraft, die schrittweise Industrieunternehmen weltweit erfasst. Sie ist das Ergebnis konkreter Entscheidungen und Handlungen von Menschen. Wenn man von einer Revolution spricht, dann muss zunächst die Denkweise der im industriellen Umfeld tätigen Menschen verändert werden.

Im Industriesektor stehen Betriebskontinuität und Sicherheit im Mittelpunkt. Mit der fortschreitenden Modernisierung steigen jedoch auch die Risiken. Sicherheit gewinnt im Kontext von Industrie 4.0 zunehmend an Bedeutung. Die vierte industrielle Revolution basiert auf modernen Technologien wie Automatisierung, fortschrittlicher Datenanalyse, Machine-Learning-Algorithmen und der umfassenden Nutzung des Internets der Dinge. Diese Technologien beeinflussen sämtliche Aspekte der Produktion und des Supply-Chain-Managements.

Revolution der Produktionsprozesse

Aus organisatorischer Sicht führt Industrie 4.0 vor allem zu einer Reduzierung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Steigerung der Produktqualität. Roboter arbeiten präziser als Menschen, machen in der Regel weniger Fehler und benötigen keine Pausen oder Urlaubstage.

Doch stellt sich die entscheidende Frage: Besteht die Möglichkeit, dass Produktionsprozesse im Rahmen von Industrie 4.0 vollständig ohne menschliche Beteiligung ablaufen?

Industrie und Entwicklung 4.0

Unternehmen, die in Industrie-4.0-Lösungen investieren, können ihre Produktivität steigern, die Zusammenarbeit zwischen Abteilungen stärken sowie prädiktive und präskriptive Analysen ermöglichen. Gleichzeitig erhalten Mitarbeiter – darunter Bediener, Manager und Führungskräfte – die Möglichkeit, Echtzeitdaten und intelligente Systeme umfassender zu nutzen, um fundiertere Entscheidungen im operativen Tagesgeschäft zu treffen.

Darüber hinaus erhöhen technologieorientierte Unternehmen ihre Attraktivität für jüngere Fachkräfte. Moderne Technologien wirken als Magnet für neue Talente und stärken die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Arbeitsmarkt.

Die bereichsübergreifende Zusammenarbeit wird intensiviert, und die umfassendere Nutzung von Echtzeitdaten ermöglicht schnellere und qualitativ bessere Entscheidungen. Zusätzliche Vorteile sind eine Steigerung der Produktivität und des Automatisierungsgrads, präzisere Prognosen, eine höhere Liefertermintreue sowie gewinnoptimierte Produktionspläne. Gleichzeitig entsteht eine größere Flexibilität gegenüber volatilen Marktbedingungen.

Relativ einfach lässt sich der Nutzen einer neuen Produktionslinie oder einer Maschinenmodernisierung zur Produktivitätssteigerung quantifizieren. Deutlich schwieriger ist hingegen die Bewertung des Mehrwerts, der aus einem erweiterten Datenbestand resultiert.

Ein anschauliches Beispiel ist die Maschinendiagnostik. Solange eine Maschine ordnungsgemäß funktioniert, ist es schwierig, Entscheidungsträger von der Notwendigkeit zusätzlicher Investitionen – etwa in intelligente Diagnosesysteme oder KI-gestützte Analytik – zu überzeugen. Der tatsächliche Mehrwert solcher Lösungen zeigt sich häufig erst im Störungsfall, wenn durch frühzeitige Fehlererkennung Ausfallzeiten vermieden und Kosten erheblich reduziert werden können.

Gerade in der Kombination aus Produktionssystemen und künstlicher Intelligenz liegt jedoch ein strategisches Potenzial, das über reine Effizienzsteigerung hinausgeht: Es ermöglicht vorausschauende Wartung, höhere Anlagenverfügbarkeit und eine nachhaltige Optimierung industrieller Prozesse.

Industrie 4.0 – industrielle Revolution?

Ein charakteristisches Merkmal einer industriellen Revolution ist die Entwicklung einer bahnbrechenden Technologie, die Produktionsweisen und Arbeitsmethoden grundlegend neu definiert. Die drei vorherigen waren mit der Erfindung der Dampfmaschine, der Produktionslinie sowie des Computers verbunden. Derzeit befinden wir uns in der vierten industriellen Revolution, die auch als Industrie 4.0 (Industry 4.0) bezeichnet wird. Dieser Begriff beschreibt gesellschaftliche, industrielle und technologische Veränderungen, die durch die digitale Transformation der Industrie ausgelöst werden. Sie verleiht der Automatisierung und der Überwachung der Lieferkette ein neues Gesicht.

Unabhängig vom Projektbewusstsein und vom Umfang, in dem Industry 4.0 in einer Organisation implementiert wird – ob als Pilotprojekt auf der Ebene einer einzelnen Produktionslinie oder mit größerer Reichweite als gesamtes Werk oder sogar als umfassendes Produktionssystem – erfolgt die Allokation der hierfür eingesetzten Ressourcen nicht im Rahmen eines einzelnen Projekts, sondern als komplexes Vorhaben, das seinem Wesen nach ein Programm aus mehreren Projekten darstellt.

Die Projekte zur Implementierung von Industrie-4.0-Lösungen lassen sich mit der Einführung neuer Produktionstechnologien vergleichen – in beiden Fällen ist das Ziel die Steigerung der Rentabilität des Unternehmens. Der Unterschied liegt in der Präzision bei der Bestimmung der Kapitalrendite.

Relativ einfacher lässt sich der Nutzen abschätzen, der durch die Errichtung einer neuen Produktionslinie oder durch die Optimierung einer Maschine zur Steigerung ihrer Produktivität entsteht. Deutlich schwieriger ist es hingegen, die Vorteile zu messen, die sich aus einem größeren Datenbestand ergeben. Relativ einfacher lässt sich der Nutzen abschätzen, der durch die Errichtung einer neuen Produktionslinie oder durch die Optimierung einer Maschine zur Steigerung ihrer Produktivität entsteht.

Intelligente Produktion.

Die nächste Phase sieht die Schaffung einer Organisation vor, die sich auf den Menschen – den Mitarbeiter des Unternehmens – konzentriert. Ein weiteres Element der modernen industriellen Transformation 4.0 ist Smart Manufacturing, also die intelligente Produktion. Das letzte Element ist die Entwicklung eines Geschäftsmodells, das auf einer neuen Wertschöpfungskette basiert. Welche Vorteile bringt die Einführung des Industrie-4.0-Modells in einem Unternehmen?

Industrie 4.0 umfasst den gesamten Produktlebenszyklus sowie die vollständige Lieferkette und damit auch Entwicklung und Vertrieb, also die umfassende Erfüllung der Kundenerwartungen an Produkte. Die Schaffung einer mitarbeiterzentrierten Organisation bedeutet, dass individuelle Unterschiede zur Stärkung der Organisation und zum Aufbau eines freundlichen Arbeitsumfelds genutzt werden.

Smart Manufacturing – also intelligente Produktion – setzt den Einsatz integrierter Systeme voraus, die schnell auf veränderte Bedingungen reagieren. Ein Geschäftsmodell, das auf einer neuen Wertschöpfungskette basiert, bedeutet eine Fabrik, die offen für das Verständnis der Bedürfnisse aller Prozessbeteiligten ist.

Industrie 4.0 und der Trend zur Automatisierung sind in der Technologie deutlich erkennbar. Dazu gehören folgende Bereiche: Internet der Dinge (IoT), Industrielles Internet der Dinge (IIoT), Cyber-physische Systeme (CPS), intelligente Produktion, intelligente Fabriken, kognitive Datenverarbeitung, Cloud Computing sowie Künstliche Intelligenz (KI). Von zentraler Bedeutung für Industrie 4.0 ist die Integration von Sensoren, die in jeder Phase des Produktionsprozesses eingesetzt werden, um die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) zu unterstützen.

Industrielle Revolution – historischer Kontext von Industrie 4.0

Der Begriff Revolution bezeichnet eine plötzliche und radikale Veränderung. In der Geschichte trat sie auf, wenn neue Technologien in Verbindung mit einer neuen Sichtweise der Welt tiefgreifende Veränderungen in Wirtschaftssystemen und sozialen Strukturen bewirkten. Die erste industrielle Revolution dauerte von 1760 bis 1840. Sie begann mit der Erfindung der Dampfmaschine, was zum Bau von Eisenbahnen führte und die mechanische Produktion einleitete. Industrie 4.0 als Konzept des gesamten Fabrikökosystems ist eine deutsche Konzeptualisierung eines allgemeinen technologischen Trends, die erstmals 2011 auf der Hannover Messe als vollständig durchdachtes Ideenbündel vorgestellt wurde. Parallel dazu entstanden ähnliche Konzepte in anderen führenden Wirtschaftssystemen der Welt. Ein Beispiel hierfür ist Made in China 2025 (das chinesische Pendant zu I4.0) oder das amerikanische Industrial Internet (seit 2012 von General Electric propagiert; ein etwas umfassenderes Konzept als I4.0, das auch das Gesundheitswesen, die Energieerzeugung und -verteilung, den Bergbau sowie den Transport einschließt).

Es ist daher nicht verwunderlich, dass auf dem Arbeitsmarkt heute eine enorme Nachfrage nach Spezialisten in diesem Bereich besteht. Anwendung von Industrie 4.0 – was bedeutet Wirtschaft 4.0? Eine Initiative, die die Entwicklung und Implementierung von Industrie-4.0-Elementen unterstützt, ist das von der Europäischen Kommission geschaffene European Advanced Manufacturing Support Centre (ADMA). Das ADMA-Projekt soll Unternehmern den Zugang zu spezialisiertem technologischem und organisatorischem Wissen erleichtern.

In diesem Zusammenhang ist das Bewusstsein für Risiken sowohl bei Führungskräften als auch bei Mitarbeitern von Unternehmen von großer Bedeutung. Es geht nicht nur um den Verlust von Daten, sondern auch um die Gefährdung der Privatsphäre. Digitaler Zwilling. Der digitale Zwilling (engl. digital twin) ist eine virtuelle Replik von Prozessen, Produktionslinien, Fabriken und Lieferketten.

Er entsteht durch die Erfassung von Daten aus IoT-Sensoren, PLC-Steuerungen und anderen mit dem Internet verbundenen Geräten. Digitale Zwillinge werden von Herstellern eingesetzt, um die Produktivität zu steigern. Auf diese Weise werden Arbeitsabläufe optimiert, neue Produkte entworfen und die Effizienz erhöht; zugleich ermöglicht es Herstellern die Fernverwaltung und Kontrolle von Daten. Effizienz – effiziente Fabriken zeichnen sich durch eine hohe Gesamtanlageneffektivität (OEE) aus.

Die Automobilindustrie weist häufig einen hohen OEE-Wert von über 80 % auf, während viele Produktionslinien in anderen Branchen Schwierigkeiten haben, 50 % OEE zu überschreiten. Intelligente, vernetzte Systeme können potenzielle Probleme identifizieren und erkennen, sodass Produktionslinien effizienter arbeiten und Wartungsarbeiten geplant werden können.

Veränderungen in der Industrie.

Industrie 4.0 revolutioniert bestehende Prozesse, indem sie höhere Geschwindigkeit, Flexibilität und Innovationsfähigkeit in der Produktion ermöglicht. Die meisten Produktionsunternehmen stellen sich heute nicht mehr die Frage, ob sie die Konzepte hinter Industrie 4.0 übernehmen sollen, sondern wann und wie sie dies umsetzen.

Obwohl sich Produktionsstätten auf unterschiedlichen Stufen der digitalen Transformation befinden können, müssen alle bewerten, ob sie ihre Fertigungshallen mit IoT-Sensoren, drahtlosen Technologien, fortschrittlicher Datenanalyse – unter anderem zur Umsetzung von Predictive Maintenance – sowie mit maschinellem Lernen modernisieren und dies mit einer unternehmensweiten Cybersecurity-Kultur verknüpfen. IT- und OT-Sicherheitsteams hatten häufig getrennte Anforderungen, abhängig von ihrem jeweiligen Verantwortungsbereich. Die IT-Abteilung konzentrierte sich auf Bedrohungen aus der „virtuellen“ Welt, während sich OT auf die physische Sicherheit in der Produktionshalle fokussierte.

In der heutigen Umgebung können Bedrohungen jedoch von überall ausgehen und sowohl die physische Sicherheit als auch die Cybersicherheit betreffen. Deshalb sollten IT-Sicherheitsteams, Teams für physische Sicherheit sowie Verantwortliche für die Überwachung des gesamten Prozesses – von der Datenerzeugung bis zur erforderlichen Reaktion – eng zusammenarbeiten.

Ein Beispiel hierfür ist die Erkennung eines sicherheitsrelevanten Fehlers, der eine sofortige Handlung mit Echtzeit-Hardware erfordert. In einem solchen Fall ist die Zeit für die Übertragung der Daten in die Unternehmens-Cloud und zurück in die Produktionshalle zu lang. Maschinelles Lernen wird das Unternehmen auf ein neues Niveau heben.

Industry 4.0 wird den Kunden eine neue Servicequalität bieten.

Zu den wichtigsten Vorteilen der Implementierung gehört vor allem, dass das Unternehmen im Vergleich zu anderen Industrien wettbewerbsfähiger wird – Investitionen in Technologie und moderne Lösungen ermöglichen eine deutliche Verbesserung der Geschäftstätigkeit, die Optimierung von Prozessen sowie die Bereitstellung einer neuen Servicequalität für Kunden; zudem wird das Team im Unternehmen gestärkt, arbeitet effizienter und kann potenzielle Probleme leichter lösen.

Unternehmen, die in Industrie-4.0-Lösungen investieren, können ihre Produktivität steigern, die Zusammenarbeit zwischen Abteilungen verbessern, prädiktive und präskriptive Analysen ermöglichen sowie den Einsatz moderner Technologien vorantreiben. Wir wissen bereits, was Industrie 4.0 ist – welche konkreten Vorteile kann ihre Einführung im Unternehmen bringen?

Vor allem wird das Unternehmen wettbewerbsfähiger. Die Investition in Technologie und moderne Lösungen optimiert Prozesse erheblich und schafft eine neue Qualität der Kundenservices. Zudem werden Mitarbeitende produktiver und können potenzielle Probleme leichter lösen.

Einige Unternehmen verfügen bereits über eine gut vorbereitete Infrastruktur, während andere erhebliche Investitionen in Ausrüstung und Prozessänderungen tätigen müssen, bevor sie überhaupt an den Übergang zur vierten industriellen Revolution denken können. Eine höhere Effizienz in Unternehmen wird durch den Aufbau und die Planung von Produktionslinien auf Basis von Industrie 4.0 erreicht.

Einerseits ist die Implementierung in naher Zukunft von großer Bedeutung, andererseits kann der Aufbau und die Einführung nicht ohne menschliche Kommunikation und Kontrolle erfolgen.

Produktionsunternehmen sind in manchen Fällen noch nicht bereit für derart radikale Veränderungen. Systeme und Maschinen müssen modernisiert werden, und die Implementierung wird eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen.

Industry 4.0 basiert auf der Vernetzung von Menschen, Maschinen und Systemen. Ohne den Menschen wäre die Einführung dieser Technologie jedoch nicht möglich. Es sind Menschen, die moderne Technologien entwickeln, implementieren und verwalten, die Bestandteil von Industry 4.0 sind. Ohne die Arbeit und Kreativität der Menschen wäre es nicht möglich, das Potenzial dieser industriellen Revolution auszuschöpfen. Der Mensch ist unerlässlich, um die Möglichkeiten moderner Technologien zu nutzen und sie an die individuellen Bedürfnisse jedes Unternehmens anzupassen. Ohne Menschen wäre Industry 4.0 lediglich ein leeres Schlagwort ohne realen Einfluss auf Industrie und Wirtschaft.