Was ist Industrie 4.0?
Unter Industrie 4.0 wird allgemein die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion bis Losgröße 1 verstanden. Dabei sollen der gesamte Produktionsablauf mit Menschen, Maschinen, Produkten, Fabrikanlagen sowie Logistikverfahren miteinander verbunden und Produktionsgeschwindigkeiten deutlich erhöht werden. In diesem Blogbeitrag geben wir einen kurzen Überblick über die Entwicklung der industriellen Revolution und was Pepperl+Fuchs unter Industrie 4.0 versteht …
Von der ersten bis zur vierten industriellen Revolution
Industrie 1.0 – Mit Dampf zur Massenproduktion
Die erste industrielle Revolution hatte ihren Ursprung im England des späten 18. Jahrhunderts und markierte den Beginn der maschinellen Fabrikproduktion von Waren durch Dampfmaschinen. Bereits im Jahr 1690 ließ der französische Erfinder Denis Papin die erste Dampfmaschine patentieren, die auf dem einfachen Prinzip eines Zylinders beruhte, in dem sich Wasser und ein Kolben befanden. Durch Erwärmen und Abkühlen des Zylinders wurde der Kolben dabei in Bewegung gesetzt. Die Ablösung der Wasserkraft als Antrieb für Produktionsstätten fand jedoch erst Jahrzehnte später statt, da der Wirkungsgrad für die Produktion in Fabriken zu niedrig war. Erst durch James Watt konnten 1776 der Wirkungsgrad der Dampfmaschine deutlich verbessert und gleichzeitig 60 % an Kohle für die Energiegewinnung eingespart werden. Durch dieses neue Kraftpotenzial war es möglich, eine erste „Massenproduktion“ und neue Industriezweige wie die Schwerindustrie, die Tuchherstellung sowie den Eisenbahnbau zu etablieren.
Industrie 2.0 – Elektrizität und Fließband
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts lösten Elektrizität und Verbrennungsmotoren den Dampf als Antriebskraft ab. In Kombination mit der Verbesserung der Fließbandarbeit durch Henry Ford konnte so erstmals eine groß angelegte industrielle Massenproduktion stattfinden. Zusätzlich wurde durch die Erfindung des Wechselstromgenerators von Nikola Tesla die Elektrifizierung von Städten möglich. Eine allgemeine Steigerung der Lebensqualität setzte ein, da nun statt Gaslampen die effizienteren Glühbirnen genutzt werden konnten und Kühlschränke nicht mehr mit Eisblöcken gekühlt werden mussten. Auch die Erfindung des Diesel- und Benzinmotors gehörte zu den bedeutendsten Meilensteinen in der zweiten industriellen Revolution. Durch sie wurden die Entwicklung und der Ausbau der Automobil- und Luftfahrtindustrie ermöglicht, wodurch die Welt ein wenig mehr zusammenrückte.
Industrie 3.0 – Automatisierung durch Computer
Die dritte industrielle Revolution fand offiziell in den 1970er-Jahren statt, hatte ihre Vorläufer jedoch bereits im 18. Jahrhundert mit der „Analytical Engine“ von Charles Babbage und ersten Theorien zur Programmierung von Maschinen durch Ada Lovelace. Geprägt waren die 1970er-Jahre durch eine wachsende (Teil-) Automatisierung von Arbeitsabläufen und einen zunehmenden Austausch menschlicher Arbeitskräfte durch Maschinen in der Reihenfertigung. Auch die künstliche Intelligenz rückte von der Fiktion in die Realität des Alltags, nachdem 1997 erstmals ein Computer den damalig amtierenden Weltmeister Garri Kasparow im Schachspiel besiegte.
Industrie 4.0 – Vernetzung und Digitalisierung
Unter Industrie 4.0 versteht Pepperl+Fuchs das Zukunftsszenario vollständig vernetzter Produktionssysteme, das durch den Austausch auch großer Mengen von Daten sowohl innerhalb des Produktionsprozesses als auch – über die Cloud – mit übergeordneten Informationssystemen über die Unternehmensgrenzen hinaus geprägt ist. Im Vergleich zu den klassisch hierarchischen Kommunikationsstrategien (horizontal, vertikal) bieten die modern vernetzten Ansätze den Vorteil, dass Kommunikation zu jedem Zeitpunkt zwischen jedem Teilnehmer und jeder Hierarchieebene stattfinden kann. Diese mit Industrie 4.0 verbundene Ablösung hierarchischer Maschinenkommunikation durch vernetzte Strukturen bringt einen wertvollen Nutzen mit sich: Anwendungsdaten von Feldgeräten wie Sensoren und Aktoren können direkt und ohne Medienbrüche in unternehmenssteuernde IT-Systeme übermittelt werden. Die daraus gewonnenen Informationen über Leistung oder technische Zustände von Maschine und Anlage erlauben das frühzeitige Eingreifen, bevor es zu Ausfällen oder ungewolltem Anlagenstillstand kommt. Die hierfür nötige Kommunikationsfähigkeit der Sensoren ist ein wesentliches Merkmal von Sensorik4.0®: Unter diesem Begriff fasst Pepperl+Fuchs innovative Sensorlösungen für den Einsatz in Industrie-4.0-Szenarien zusammen.
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