In diesem Artikel geht es um:
Was ist Industrie 4.0?
Industrie 4.0 Definition: Industrie 4.0 meint das intelligente Vernetzen von Maschinen und Vorgängen in einer Produktion durch Informations- und Kommunikationstechnologien. Die vierte industrielle Revolution zeichnet sich durch die Digitalisierung jeglicher Produktionsabläufe aus. Was bedeutet das, fragen Sie sich? Kurz gesagt werden manuelle Fertigungsprozesse mithilfe moderner Technologien optimiert, um eine Vernetzung und Selbststeuerung zu ermöglichen.
Aus einem Zusammenspiel von Menschen und Industrie-4.0-Tools ergeben sich viele Vorteile für Unternehmen: Die Mitarbeitenden können weiterhin ihre Individualität und Kreativität einbringen, während vernetzte Maschinen in Echtzeit Daten erfassen, analysieren und dem Unternehmen zur Verfügung stellen.
Moderne Technologien ermöglichen Kommunikation
Mit Hilfe moderner Technologien kommunizieren Maschinen miteinander, tauschen Daten aus und nehmen automatisiert Anpassungen vor. Diese Vernetzung ermöglicht es, Produktionsprozesse flexibler, effizienter und individueller zu gestalten. Dazu gehört die Echtzeitdatenerfassung und -auswertung, welche eine schnelle Reaktion auf Veränderungen möglich machen und somit die Chance schaffen, Produktionsprozesse fortwährend zu verbessern.
Zu den Technologien von Industrie 4.0 gehören unter anderem das industrielle Internet der Dinge (IIoT), Cloud Computing, künstliche Intelligenz (KI) und Big Data.
Ein wichtiges Schlüsselelement in der Digitalisierung der Produktion ist ein MES (Manufacturing Execution System). Mit einem MES können Maschinen- und Betriebsdaten in einem Unternehmen zum Zweck der Optimierung der Produktion digital erhoben werden. Dieses stellt ein digitales Abbild der Produktion zur Verfügung und ermöglicht die Überwachung der Produktionsprozesse in Echtzeit.
Industrie 4.0 mit neuen Möglichkeiten
Für Ihr Unternehmen bedeutet Industrie 4.0 eine Effizienzsteigerung, mehr Flexibilität und eine Optimierung der Produktionsprozesse durch Daten und Analysen in Echtzeit. Die Digitalisierung der Produktion bringt eine enge Zusammenarbeit von Mensch und Maschine mit sich. Assistenzsysteme unterstützen hierbei den Menschen in seiner täglichen Arbeit. In Deutschland nimmt Industrie 4.0 eine Vorreiterrolle ein, da hier Forschung, Entwicklung und Anwendung besonders eng miteinander verzahnt sind. Das Ziel davon ist, die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu stärken.
Bevor die vierte industrielle Revolution startete, gab es noch drei weitere entscheidende Entwicklungen, die im folgenden Abschnitt erläutert werden. In jeder Revolution optimierten einschlägige Innovationen die Fertigungsprozesse. Es veränderte sich immer wieder die Art der Herstellung von Produkten und die Arbeitsweise der Menschen in den Fabriken.
Worin unterscheiden sich Industrie 1.0 bis Industrie 4.0?
Industrie 4.0 stellt die vierte industrielle Revolution dar und knüpft an ihre Vorgänger an. Die Industrie 1.0 begann mit der Mechanisierung durch Wasserkraft und Dampfmaschinen. Mit Industrie 2.0 entstand Massenproduktion durch Fließbandarbeit und Elektrizität. Industrie 3.0 brachte die Automatisierung durch Computer und Robotik. Industrie 4.0 steht schließlich für die digitale Transformation der Industrie, bei der unter anderem das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Big Data und künstliche Intelligenz (KI) eine zentrale Rolle spielen.
Da zur Definition von Industrie 4.0 auch die Entwicklungsgeschichte gehört, gehen wir im Folgenden genauer auf den Wandel ein. Falls Sie direkt mehr über die Technologien erfahren möchten, scrollen Sie einfach ein Stück weiter nach unten.
Industrie 1.0
Industrie 2.0
Industrie 3.0
Industrie 4.0
Aktuell befinden wir uns in der Industrie 4.0, welche die digitale Vernetzung aller industriellen Komponenten in einer Produktion anstrebt. Der Begriff selbst wurde erstmals auf der Hannover Messe 2011 vorgestellt und hat seitdem weltweit an Bedeutung gewonnen. Der entscheidende Unterschied zu den vorherigen industriellen Revolutionen liegt in der Vernetzung und somit in der Digitalisierung.
Die industrielle Entwicklung von Industrie 1.0 bis Industrie 4.0 zeigt einen kontinuierlichen Fortschritt: Während Industrie 1.0 die Mechanisierung durch Wasserkraft und Dampfkraft einführte, brachte Industrie 2.0 die Massenproduktion durch Fließbandarbeit und elektrische Energie. Mit Industrie 3.0 begann die Ära der Automatisierung, in der Roboter und Computer die Effizienz enorm steigerten. Industrie 4.0 ermöglichte schließlich den Einsatz von intelligenten Informations- und Kommunikationstechnologien.
Welche neuen Technologien prägen Industrie 4.0?
Industrie 4.0 bedient sich verschiedenster Technologien. Viele Unternehmen, vielleicht auch Ihres, nutzen einzelne dieser Innovationen. Erst beim Verwenden mehrerer Tools gemeinsam können Unternehmen jedoch das gesamte Potenzial von Industrie 4.0 ausschöpfen. Die Technologien schaffen eine Verbindung zwischen Mensch und Maschine sowie den Anlagen untereinander. Daraus entstehen intelligente und autonome Systeme.
Zu den Technologien innerhalb Industrie 4.0 gehören:
- Sensortechnologie zur Erfassung und Verarbeitung von präzisen Daten in Echtzeit
- Künstliche Intelligenz (KI) zur Imitierung von menschlichen Fähigkeiten
- Kommunikationstechnologien zum Austausch von Daten
- IoT und IIoT zur intelligenten Steuerung und Überwachung von Prozessen
- Big Data zur Datenanalyse und -auswertung in Echtzeit
- Cloud Computing zum Erreichen von Daten und Anwendungen über das Internet
- Digitale Zwillinge zur Simulierung von Zuständen und Verhalten
- 3D-Druck für den Bau von Prototypen, komplexen Bauteilen und die Serienproduktion
- MES für die Maschinen- und Betriebsdatenerfassung zur Optimierung einer Produktion
Was bringt Sensortechnologie?
Was ist künstliche Intelligenz (KI)?
Maschinen, die über künstliche Intelligenz (KI) verfügen, können menschliche Fähigkeiten wie logisches Denken, Lernen, Planen und Kreativität imitieren. Das tun sie, indem sie Informationen aus Eingabedaten erkennen und sortieren. KI kann auf programmierten Abläufen aufbauen oder durch maschinelles Lernen erzeugt werden. Damit ist sie ein Teilgebiet der Informatik.
KI befähigt technische Systeme, ihre Umwelt wahrzunehmen, damit umzugehen und Probleme zu lösen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Ein Computer erhält Daten, verarbeitet sie und reagiert. KI-Systeme können ihr Handeln anpassen, indem sie die Folgen früherer Aktionen analysieren und autonom arbeiten.
Welche Kommunikationstechnologien gibt es?
Was sind das Internet of Things (IoT) und das Industrial Internet of Things (IIoT)?
Das Internet of Things (IoT) meint die Vernetzung von physischen und virtuellen Gegenständen, die über das Internet kommunizieren und interagieren können. Ziel ist es, eine intelligente Steuerung und Überwachung von Prozessen zu ermöglichen. Geräte werden mit Sensoren ausgestattet und sammeln Daten, die dann über das Netzwerk ausgetauscht werden. Dies ermöglicht es, dass sie selbstständig auf Informationen reagieren und Aktionen ausführen.
Das industrielle Internet der Dinge oder Industrial Internet of Things (IIoT) bezieht sich auf Produktionen und Fertigungen. Zum Teil wird dieser Begriff gleichgesetzt mit Industrie 4.0. Das industrielle Internet der Dinge überwacht und steuert Funktionen in der Produktion. Das kann sowohl vor Ort als auch aus der Ferne getan werden. IIoT bildet die Grundlage für die Vernetzung innerhalb der industriellen Produktion und erlaubt es, Fertigungsprozesse zu optimieren und zu automatisieren. Daten können in Echtzeit gewonnen, weiter verarbeitet und ausgewertet werden. Um die Transparenz einer ganzen Lieferkette sicherzustellen, werden Fahrzeuge, Container, Kisten oder Paletten mit automatischen Identifikationsketten ausgestattet. Eine GPS-fähige Verbindung über das IIoT ermöglicht das Anzeigen der aktuellen Positionen und die Verfolgung der Wegstrecken.
Was bedeutet Big Data?
Was ist Cloud Computing?
Wie funktionieren Digitale Zwillinge?
Was ist 3D-Druck?
Was ist ein MES?
Ein MES (Manufacturing Execution System) ist eine Produktionssoftware für die Fertigungsindustrie. Es übernimmt Aufgaben im Bereich Datenerfassung. Mit ihm können Maschinen- und Betriebsdaten in einem Unternehmen zum Zweck der Optimierung der Produktion digital erhoben werden. Darunter sind Informationen über Durchlaufzeiten, Maschinenzustände, Störgründe und Dauer. Die Auswertung dieser Daten gibt Aufschluss über Fehlerpotenziale im Produktionsprozess und öffnet die Möglichkeit, Störungen in Echtzeit zu erkennen sowie langfristig gezielt Optimierungen vorzunehmen. Was früher händisch auf Papier und in Excel-Dateien notiert wurde, lässt sich so automatisch erfassen – eine Zeitersparnis für die Mitarbeitenden und eine Steigerung der Transparenz im gesamten Unternehmen.
Ziel des Einsatzes eines MES ist die Optimierung der Produktionsprozesse und die Verbesserung der Fertigungseffizienz. Durch die Erfassung und Analyse von Daten in Echtzeit ermöglicht eine MES-Software die präzise Planung und Steuerung von Produktionsabläufen. Durch die Integration mit anderen Systemen wie einem ERP (Enterprise Resource Planning) trägt ein MES dazu bei, die Reaktionsfähigkeit auf Änderungen in der Produktion zu verbessern. Kurz gesagt, eine MES-Software ist die Grundlage eines effizienten, modernen Produktionsbetriebs im Rahmen von Industrie 4.0. Ein MES verfügt meist neben der Betriebs- und Maschinendatenerfassung (MDE/BDE) auch über Module wie Instandhaltung, Traceability, Qualitätssicherung und Produktionsplanung.
Welche Lösungen bietet ein MES für Industrie 4.0?
Die beschriebenen Industrie-4.0-Technologien, schwerpunktmäßig ein MES, bilden das Fundament für eine Smart Factory. Ein MES ist das Herzstück der digitalen Transformation in der Fertigungsindustrie – damit wird es zum unverzichtbaren Werkzeug auf dem Weg hin zur Fabrik der Zukunft. Es gilt als zentrale Plattform zur Steuerung der Fertigungsprozesse. Mit dem MES von FASTEC, FASTEC 4 PRO, können Sie Ihre Produktionsanlagen, Maschinen und Arbeitsabläufe in Echtzeit überwachen und steuern. Sie sammeln Daten direkt von den Fertigungslinien, ermöglichen eine präzise Planung sowie Analyse der Produktionsprozesse und unterstützen damit die Entscheidungsfindung in Ihrem Unternehmen. Durch die Integration einer MES-Software in die Fertigung, auch bekannt als MES-Produktion, können Unternehmen ihre Effizienz maximieren, Kosten senken und die Produktqualität verbessern.
Durch das MES FASTEC 4 PRO wird ein durchgängiger Informationsfluss in Ihrem Unternehmen ermöglicht. Das funktioniert so: Das MES erhält Stammdaten (Ressourcen) und Bewegungsdaten (Fertigungsaufträge) aus einem Enterprise Resource Planning (ERP), die es zu einem Arbeitsvorrat verarbeitet. Diesen sendet es an die Maschinen auf dem Shopfloor in der Produktion. Mitarbeitende erhalten die geplanten Aufträge an den Terminals und starten die Anlagen. Das MES führt zum Zweck der Optimierung der Produktion automatisiert eine Maschinendaten- und Betriebsdatenerfassung (MDE/BDE) durch. Die gesammelten Daten spielt es zurück an das ERP und stellt sie dem Controlling bereit. Die Informationen werden so durchgängig im Unternehmen verteilt.
Digitalisierung der Produktion mit einem MES sorgt für zuverlässige Daten
Durch die Nutzung eines MES herrscht zudem eine vereinfachte Informationsbeschaffung in Ihrem Unternehmen. Durch das Online Monitoring können Mitarbeitende die Produktion in Echtzeit steuern. Das führt zu zeitnahen Reaktionen auf Abweichungen und damit zu einer Verbesserung der Overall Equipment Effectiveness (OEE), eine Kennzahl zur Bewertung der Produktivität einer Anlage. Ein umfangreiches Reporting mit individuellen Ansichten ermöglicht eine schnelle Entscheidungsfindung im Tagesgeschäft. Jederzeit stehen aktuelle, verlässliche Daten auf Knopfdruck zur Verfügung, die eine Ableitung von Maßnahmen in Besprechungen mit Produktionsplanung und Disposition erlauben. Die Digitalisierung der Produktion sorgt zudem für zuverlässige Daten.
Die Erfassung von Daten liefert wichtige Erkenntnisse über die Potenziale einer Produktion. Die Umsetzung von Maßnahmen optimiert schließlich die Fertigung und führt zu gesteigerter Effizienz, weniger Ausschuss und höherem Output. Optimierungen einer Produktion durch ein MES werden aber nicht nur in Zahlen sichtbar, sondern auch durch mehr Transparenz abteilungsübergreifend im gesamten Unternehmen. Softwarelösungen wie ein MES stellen ein flexibles und mitwachsendes Fundament für die digitale Fabrik dar.
Lars Knitter, Head of Sales & Marketing, Prokurist bei FASTEC
Wie gelingt der einfache MES-Einstieg in Industrie 4.0?
Neben all den Vorteilen eines MES ist die Einführung dieser Produktionssoftware umfangreich. Damit eine Potenzialanalyse und damit die Optimierung einer Produktion bereits mit geringem Einsatz möglich ist, hat FASTEC smartOEE entwickelt. Es verfügt über eine hybride Architektur aus Cloud und Edge und erleichtert den Einstieg in die Digitalisierung der Produktion mit einem MES. smartOEE ist ein „schlüsselfertiges“ System, welches Unternehmen nach einfacher Installation und Freischaltung direkt nutzen können (Plug & Play). So gelingt Ihnen der schnelle und kostengünstige Einstieg in die digitale Fabrik. Produktionsdaten werden digital erfasst und können direkt in der Cloud ausgewertet werden. Durch die automatische Errechnung der Overall Equipment Effectiveness (OEE) leiten Unternehmen Optimierungsmaßnahmen ab und steigern die Produktivität ihrer Produktion. Mit der Nutzung der Cloud stehen die Daten stets zur Verfügung und können genutzt werden.
Die Edge-Komponenten für smartOEE werden durch die Produktfamilie FASTedge bereitgestellt. Die FASTedge Box schafft die Verbindungen zu Cloud, Terminals und Maschinen. Dabei wird nicht nur die Systemsteuerung durchgeführt, sondern auch die Ausfallsicherheit garantiert (Always On). Über das Touch-Terminal FASTedge SFT15 können Produktionsmitarbeitende Eingaben an der Maschine vornehmen. Dabei findet die Erfassung von Maschinensignalen automatisch und manuell statt.
Mit dem Industrie-4.0-Tool smartOEE gelingt der Einstieg in die MES-Welt für Produktionsunternehmen bereits mit geringem Aufwand.
Praktische Beispiele für den Einsatz von Industrie 4.0
Einige Unternehmen arbeiten bereits erfolgreich mit FASTEC 4 PRO. Die MES-Software unterstützt den Produktionsablauf in Effizienz, Qualitätssicherung sowie Datenerfassung und -analyse. Hier finden Sie Anwenderberichte unterschiedlicher FASTEC Kunden:
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit Industrie 4.0 viele Chancen und Potenziale für Unternehmen einhergehen. Industrie-4.0-Technologien ermöglichen eine digitalisierte Fabrik mit optimierten Abläufen und gesteigertem Output. So schafft Sensortechnologie die Erfassung und Verarbeitung von präzisen Daten in Echtzeit, künstliche Intelligenz (KI) imitiert menschliche Fähigkeiten und ein MES erfasst Maschinen- und Betriebsdaten zur Optimierung einer Produktion. Ein MES gilt dabei als Herzstück der digitalen Transformation in der Fertigungsindustrie. Die Auswertung der erfassten Daten gibt Aufschluss über Potenziale im Produktionsprozess und öffnet die Möglichkeit, Störungen in Echtzeit zu erkennen sowie langfristig gezielt Optimierungen vorzunehmen.
Haben Sie noch Fragen zum Thema Industrie 4.0 und der Umsetzung in Ihrem Unternehmen? Dann sprechen Sie uns gern an. Wir beraten Sie!