Industrie 4.0: Digitale Revolution in der Industrie

Industrie 4.0: Eine industrielle Revolution, die die Wirtschaft nachhaltig verändern wird – und bereits voll im Gange ist.

Doch was verbirgt sich dahinter überhaupt? Welche Vorteile ergeben sich für Unternehmen? Gerade Unternehmen in der Produktion, aber auch im Logistiksektor kommen um die aktuellen Veränderungen nicht herum.

Im folgenden Blogartikel geben wir einen umfassenden Überblick über die Zukunftsvision Industrie 4.0 und mögliche Chancen und Risiken.

Key Facts

1. Unter dem Stichwort Industrie 4.0 wird die vierte industrielle Zukunftsvision bezeichnet, mit der die umfassende Digitalisierung der Produktion gemeint ist.
2. Kernelemente sind Vernetzung und Selbststeuerung.
3. Ziel ist die bedürfnisorientiertere und flexiblere Produktion.

• Was versteht man unter Industrie 4.0?
• Was bringt die Industrie 4.0 mit sich?
• Wo wird Industrie 4.0 eingesetzt?
• Wie wird Industrie 4.0 umgesetzt?
• Chancen und Risiken der Industrie 4.0 aus Sicht der Unternehmen
• Zum Schluss: Schlüsselfigur Führungskraft

Was versteht man unter Industrie 4.0?

Industrie 4.0: Definition

Industrie 4.0 bezieht sich auf die vierte industrielle Revolution. Diese ist durch die Integration von fortschrittlichen Technologien wie künstlicher Intelligenz, Internet der Dinge, Cloud-Computing und Robotik gekennzeichnet.

Ziel ist es, eine hochgradig vernetzte und flexible Produktionsumgebung zu schaffen, die auf die Bedürfnisse von Kund*innen zugeschnitten ist und gleichzeitig die Produktivität steigert.

Industrie 1.0 bis 4.0

Mit dem Zusatz 4.0 wird auf die Einleitung einer neuen, einer vierten industriellen Revolution angespielt.

Mit den vorherigen industriellen Revolutionen ist in der Regel folgendes gemeint:

• Erste industrielle Revolution: Mechanisierung durch Wasser- und Dampfkraft.
• Zweite industrielle Revolution: Massenproduktion und elektrische Energie.
• Dritte industrielle Revolution: Digitalisierung und Automatisierung.

Es handelt sich dabei nicht um eine tatsächlich, bereits eingetretene industrielle Revolution. Vielmehr geht der Begriff auf eine Forschungsunion der deutschen Bundesregierung zurück. Konkret ist mit dem Begriff Industrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt gemeint, das auf eine umfassende und tiefgreifende Digitalisierung in der Industrie abzielt.

Obwohl der Begriff eine deutsche Schöpfung ist, hat er sich mittlerweile auch in anderen Ländern etabliert. Viele Unternehmen, die darauf setzen, sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden.

Was bringt die Industrie 4.0 mit sich?

Die wichtigsten Entwicklungen und Auswirkungen im Zusammenhang mit diesem Thema sind personalisierte Produktion, Kosteneinsparungen, Flexibilität in der Produktion sowie ressourcenschonende und nachhaltige Produktion.

Kernelemente für das Erreichen dieser Ziele sind dabei vor allem die Selbststeuerung und Vernetzung.

Vernetzung

Vernetzung bezieht sich auf die nahtlose Integration von Maschinen, Systemen und Produkten durch die Verwendung von bestimmten Technologien. 

Die Vernetzung ermöglicht es, dass verschiedene Komponenten der Produktion miteinander kommunizieren können, um Prozesse zu optimieren. Daten können in Echtzeit ausgetauscht werden und so eine bessere Steuerung und Überwachung der Produktion ermöglichen.

Selbststeuerung

Selbststeuerung bezieht sich auf die Fähigkeit von Maschinen und Systemen, eigenständige Entscheidungen zu treffen und ihre Aktivitäten zu koordinieren. 

Diese Entscheidungen werden auf Grundlage von Echtzeitdaten getroffen, die von Sensoren und anderen Geräten gesammelt werden. Auf diese Weise können Produktionssysteme automatisch auf Veränderungen reagieren und sich selbstgesteuert anpassen. 

Wo wird Industrie 4.0 eingesetzt?

Sie wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, in denen es um die Produktion von Gütern und die Optimierung von Prozessen geht. Die Möglichkeiten, wo sie eingesetzt wird, sind vielzählig.

Im Vordergrund stehen hier auch die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle, die nur durch Industrie 4.0 möglich werden. Dazu gehört beispielsweise Predictive Maintaince. Hiermit ist eine durch Datenanalyse und vernetzte Geräte möglich gemachte, vorausschauende Instandhaltung von Maschinen gemeint.

Industrie 4.0 Beispiele

1. Automobilindustrie: Die Automobilindustrie setzt Technologien ein, um die Produktion von Fahrzeugen zu optimieren und an die Bedürfnisse der Kund*innen anzupassen. Durch den Einsatz von Automatisierung, Robotik und Datenanalyse können Unternehmen schnell auf Änderungen in der Nachfrage reagieren und effizienter produzieren.
2. Fertigungsindustrie: Die Fertigungsindustrie nutzt Industrie 4.0-Technologien, um die Produktionsprozesse zu automatisieren und zu optimieren. Durch die Vernetzung von Maschinen und die Nutzung von Daten können Unternehmen die Effizienz steigern und die Kosten senken.
3. Logistik und Supply-Chain-Management: Die Logistik und das Supply-Chain-Management profitieren von der Industrie 4.0, indem sie die Effizienz und Flexibilität der Lieferketten verbessern. Durch den Einsatz von vernetzten Systemen und Datenanalyse können Unternehmen die Lieferungen besser planen und überwachen.
4. Gesundheitswesen: Auch das Gesundheitswesen kann profitieren, indem es die Prozesse automatisiert und die Patientenversorgung verbessert. Beispielsweise können Krankenhäuser mithilfe von vernetzten Geräten und Datenanalyse die Behandlungsprozesse optimieren und die Patientenversorgung personalisieren.

Im Einsatz von Technologie der Industrie 4.0 ist zwar noch Luft nach oben. Statistiken zeigen aber bereits jetzt, dass die Technologien in der Mehrheit der deutschen Unternehmen bereits eingesetzt werden. 

So gaben laut Statista im Jahr 2022 65 Prozent der Führungskräfte in Industrieunternehmen an, bereits Technologien der Industrie 4.0 zu verwenden. Im Vergleich zum Jahr 2020 ist das ein Anstieg um 6 Prozentpunkte. Die Tendenz ist also steigend.

Wie wird Industrie 4.0 umgesetzt?

Die Umsetzung erfordert eine Vielzahl von Technologien und Prozessen, die in Unternehmen implementiert werden müssen.

Umsetzung

Wichtige Schritte auf dem Weg zur Industrie 4.0 und damit vor allem zu den Kernzielen von Vernetzung und Selbststeuerung sind:

• Vernetzung von Maschinen und Geräten: Dies ist eine Grundvoraussetzung für die Umsetzung von Industrie 4.0. Über die Integration von Sensoren und Aktoren werden Daten gesammelt und an zentrale Systeme oder andere Maschinen weitergeleitet. Auf diese Weise wird ein Zusammenspiel zwischen den Maschinen möglich.
• Datenanalyse: Daten werden in Echtzeit analysiert und verarbeitet. Prozesse können so reibungslos, automatisiert und optimiert werden.
• Automatisierung und Robotik: Automatisierte Systeme und Roboter können bestimmte Aufgaben oft schneller und präziser übernehmen. 
• Mensch-Maschine-Interaktion: Nicht nur Prozesse werden automatisiert, sondern auch die Beziehung zwischen Mensch und Maschine. Diese sollen zusammenarbeiten, um Prozesse zu verbessern.
• Cloud-Computing: Die Nutzung von Cloud-Systemen ermöglicht es Unternehmen, ortsunabhängig auf unternehmensrelevante Daten zuzugreifen.
• Sicherheit: Die Umsetzung der digitalen Technologien in der Industrie erfordert gleichzeitig eine umfassende Sicherheitsstrategie. Nur so können die vernetzten Systeme vor Angriffen geschützt werden.

Immer wieder liest man in den Medien von Hackerangriffen, die ganze Unternehmen lahmlegen, so wie zuletzt die große Hackerwelle im Februar 2023. Etwa 7.000 Institutionen und Unternehmen waren allein in Deutschland davon betroffen.

Technologien

Für die Umsetzung von Industrie 4.0 ist der Einsatz von bestimmter Technologie entscheidend. Welche Technologien kommen besonders zum Einsatz?

• Kommunikationstechnologien: WLAN, Bluetooth, Ethernet.
• Industrial Internet of Things (IIoT; deutsch: Internet der Dinge): Insbesondere Sensortechnologie.
• Robotik: Bspw. Industrieroboter, kollaborative Roboter (Cobots).
• Künstliche Intelligenz: Maschinelles Lernen, Deep Learning, neuronale Netze.
• Additive Produktionsverfahren: Bspw. 3D-Druck, Stereolithographie (SLA).
• Big Data und vorausschauende Analysen: Datenbanken, Data-Mining, Data Analytics, Business Intelligence etc.
• Cyber-physische Systeme und digitale Zwillinge: Bspw. Virtuelle Prototypen, Augmented Reality, Simulationen.
• Cloud-Computing: Public Cloud, Private Cloud.
• ERP-Software (Software zur Automatisierung von Geschäftsprozessen), MES (Fertigungssteuerungssystem) und APS (Softwarelösungen für Kapazitätsplanungen und Optimierung der Produktionsprozesse).

Chancen und Risiken der Industrie 4.0 aus Sicht der Unternehmen

Welche Vorteile und Chancen bringt Industrie 4.0 mit sich?

Vorteile Industrie 4.0

• Effizienzsteigerung: Durch die Vernetzung und Automatisierung von Prozessen und Maschinen können Unternehmen ihre Produktivität und Effizienz steigern. Fehler und Ausfallzeiten können reduziert und die Qualität verbessert werden.
• Kosteneinsparungen: Durch Automatisierung von Prozessen und Optimierung von Ressourcen können Unternehmen ihre Kosten senken. 
• Personalisierung: Durch Datennutzung und Nutzung von künstlicher Intelligenz können Unternehmen personalisierte Produkte und Dienstleistungen anbieten. Unternehmen können sich so in einem gesteigerten Maße auf die Kund*innenbedürfnisse einstellen.
• Flexibilität: Es bringt den Vorteil mit sich, dass Betriebe auf Änderungen schnell und flexibel reagieren können. Produktion und Lieferketten können agiler gestaltet und auf die Anforderungen des Marktes angepasst werden. 
• Nachhaltigkeit: Es kann dabei helfen, Unternehmen nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten. Das zeigen auch Studien: 81 Prozent der Befragten einer aktuellen Bitkom-Studie gaben an, dass Industrie 4.0 zu einer nachhaltigeren Produktion beiträgt.

Was sind die Nachteile von Industrie 4.0?

Trotz der vielen Vorteile und Chancen gibt es auch Nachteile.

• Hohe Investitionskosten: Die Umsetzung erfordert zunächst große Investitionen in Technologien, Prozesse und Schulungen. Gerade für kleinere Unternehmen können die hohen Kosten ein großes Hemmnis darstellen. In der Studie des Digitalverbands Bitkom gaben 81 Prozent diese mit Abstand als größtes Hindernis an.

• Datenschutz- und Sicherheitsrisiken: Sie basiert auf vernetzten Systemen und Daten. Das birgt Sicherheits- und Datenschutzrisiken mit sich. Durch die digitalen Vernetzungen kann es zu Angriffen auf die Systeme kommen. Auch die Einrichtung von Sicherheitssystemen und die Beachtung des Datenschutzes kann viel Aufwand erfordern. Jeweils etwa ⅔ der Befragten der Bitkom-Studie sehen in diesem Bereich Herausforderungen in der Umsetzung.
• Abhängigkeit von Technologie: Eine hohe technologische Infrastruktur wird benötigt. Dies bedeutet gleichzeitig eine hohe Abhängigkeit und kann bei Ausfall zu Störungen im Betrieb führen.
• Komplexität: Die Umsetzung ist ein komplexer Prozess, der eine umfassende Planung, Implementierung und Schulung erfordert. 

Die Umsetzung kann also für Unternehmen herausfordernd sein, was sich auch in den Studienergebnissen zeigt: Knapp 60 Prozent gaben an, dass die Umsetzung ihnen zu komplex ist.

Zum Schluss: Schlüsselfigur Führungskraft

Führungskräften kommt bei der Umsetzung von Industrie 4.0. eine zentrale Stelle zu. Denn sie sind es, die die Akzeptanz unter den Beschäftigten für die Veränderung fördern. Das fand eine großangelegte Forschungsstudie der Plattform Industrie 4.0 heraus.

Oftmals werden Führungskräfte jedoch aufgrund ihres Fachwissens und nicht aufgrund ihrer Führungs- und Kommunikationsqualitäten ausgewählt. Hier sollten Unternehmen, so die Studie, unbedingt nachjustieren.

Denn: Die Gestaltung der Partizipation, der Führung und des Einführungsprozesses sind die Weichensteller für eine Akzeptanz unter den Beschäftigten. Und die braucht es für eine erfolgreiche Umsetzung. 

Häufig gestellte Fragen und Antworten

Was ist Industrie 4.0 Beispiele?

Automobilindustrie: Die Automobilindustrie setzt Industrie 4.0-Technologien ein, um die Produktion von Fahrzeugen zu optimieren und an die Bedürfnisse der Kund*innen anzupassen. Durch den Einsatz von Automatisierung, Robotik und Datenanalyse können Unternehmen schnell auf Änderungen in der Nachfrage reagieren und effizienter produzieren. Fertigungsindustrie: Die Fertigungsindustrie nutzt Industrie 4.0-Technologien, um die Produktionsprozesse zu automatisieren und zu optimieren. Durch die Vernetzung von Maschinen und die Nutzung von Daten können Unternehmen die Effizienz steigern und die Kosten senken. Logistik und Supply Chain Management: Die Logistik und das Supply Chain Management profitieren von der Industrie 4.0, indem sie die Effizienz und Flexibilität der Lieferketten verbessern. Durch den Einsatz von vernetzten Systemen und Datenanalyse können Unternehmen die Lieferungen besser planen und überwachen.

Was bringt die Industrie 4.0 mit sich?

Industrie 4.0 wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, in denen es um die Produktion von Gütern und die Optimierung von Prozessen geht. Die Möglichkeiten, wo sie eingesetzt wird, sind vielzählig.Im Vordergrund stehen hier auch die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle, die nur durch Industrie 4.0 möglich werden. Dazu gehört bspw. Predictive Maintaince. Hiermit ist eine durch Datenanalyse und vernetzten Geräte möglich gemachte, vorausschauende Instandhaltung von Maschinen gemeint.

Wo wird Industrie 4.0 eingesetzt?

Industrie 4.0 wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, in denen es um die Produktion von Gütern und die Optimierung von Prozessen geht. Die Möglichkeiten, wo sie eingesetzt wird, sind vielzählig.Im Vordergrund stehen hier auch die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle, die nur durch Industrie 4.0 möglich werden. Dazu gehört bspw. Predictive Maintaince. Hiermit ist eine durch Datenanalyse und vernetzten Geräte möglich gemachte, vorausschauende Instandhaltung von Maschinen gemeint.