Definition

Industrie 4.0, eine Begriffsannäherung

Digitaler Wandel und Industrie 4.0 bestimmen die Diskussionen und Schlagzeilen. Doch wie ist es eigentlich um die Umsetzung bestellt? Eine aktuelle Umfrage des Branchenverbands Bitkom unter 600 Mitgliedsunternehmen hat in diesem Zusammenhang herausgefunden, dass fast alle Unternehmen ein umfassendes Budget für Industrie 4.0-Anwendungen eingeplant haben. Die vielen Möglichkeiten der Entwicklung werden, so die BITKOM, allerdings davon abhängen, ob und wie es in Deutschland gelänge, Industrie 4.0 nicht nur technisch umzusetzen, sondern neue Geschäftsmodelle zum Beispiel durch Kombination aus Maschinen und Dienstleistungen in den traditionellen Industriebranchen einzuführen. Hierzu zählt auch die Schweiß- und Fügetechnik, die diese Plattform adressiert.

Die grundsätzlich positiven Entwicklungsmöglichkeiten durch Industrie 4.0 werden auch durch die Wirtschaftsverbände VDMA für den Maschinenbau und VEW für den Werkzeugmaschinenbau bestätigt, die Hannover Messe Industrie im April 2017 und die Internationale Werkzeugmaschinenmesse EMO im September 2017 zeigten dazu jeweils mehrere hundert konkrete industrielle Anwendungen.

Definitionen und Zusammenhänge

Doch bevor wir in medias res gehen, sollten wir uns mit möglichen Definitionen und Zusammenhängen der Industrie 4.0 beschäftigen.

Ursprünglich war der heute so oft und gerne genutzte Begriff Industrie 4.0 die Bezeichnung für eines der zehn Zukunftsprojekte der Bundesregierung im Rahmen ihrer Hightech-Strategie 2020 für Deutschland.

Vorrangiges Ziel dieser Initiative war es,  Maßnahmen in Forschung und Entwicklung zu ergreifen, um so Wirtschaftswachstum und Beschäftigung am Standort Deutschland zu stärken. Zudem sollte die internationale Wettbewerbsfähigkeit gesichert und ausgebaut werden. Die
Umsetzung dieses hehren Zieles setzt intelligente Monitoring- und Entscheidungsprozesse voraus: Unternehmen müssen ihre Produktions-, aber auch weitere Geschäftsprozesse zunehmend weiter automatisieren und dabei zusätzlich optimieren.

Deutscher Begriff macht international Karriere

Mittlerweile ist Industrie 4.0 auch zu einem ambitionierten Thema in der Europäischen Union und darüber hinaus geworden: Ein zunächst deutscher Begriff macht – übrigens zunehmend als Markenzeichen – international Karriere. In China wird Industrie 4.0 beispielsweise in direktem Zusammenhang mit dem ehrgeizigen Entwicklungsprogramm China 2025 verwendet. Wir werden im Rahmen dieser Plattform weitere Anwendungen in Industrieländern vorstellen.

Fest steht: Industrie 4.0 ist kein Produkt, kein Prozess und kein Projekt. Industrie 4.0 ist ein Impuls für die produzierende Industrie, durch die Integration von Informations- und Kommunikationstechnologien neuartige Produktionsanlagen und Produktionssysteme, im Sinne von „Smart Manufacturing“ und „Smart Factory“, zu entwickeln.

Einstiegserläuterungen

Nutzbare Definitionen für den Einstieg in die Umsetzung von Industrie 4.0 in die Schweiß- und Fügetechnik sind zum Beispiel:

  • Industrie 4.0 beschreibt den grundsätzlich möglichen Übergang von einer bisher automatisierten Fertigung in eine weitergehend autonome und selbstoptimierte Fertigung.
  • Zugleich ist Industrie 4.0 die komplette Vernetzung aller Teilnehmer der Wertschöpfung: Es geht um alle technischen Komponenten der Fertigung (wie zum Beispiel Bauteile, Produkte, Maschinen, Roboter und Produktionssysteme) und um die unternehmerischen Komponenten der Fertigung (wie zum Beispiel Führungs- und Managementsysteme), wobei bei den unternehmerischen Komponenten zusätzlich immer auch das „Ecosystem“ mit seinen wertschöpfenden Prozessen innerhalb und außerhalb des Unternehmens mit einbezogen wird.

Vertikale und horizontale Vernetzung

Daraus lässt sich als weitere Definition nennen, dass

  • Industrie 4.0 immer eine vertikale digitale Vernetzung von im wesentlichen technischen Komponenten und eine horizontale digitale Vernetzung von Komponenten aus der Wertschöpfungskette umfasst, dies mit dem Ziel, die Prozessstabilität und die Flexibilität zu steigern und unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke zu schaffen. Vertikale und horizontale Vernetzung können somit in der Summe die Gesamtproduktivität von Unternehmen steigern.
  • Industrie 4.0-Anwendung muss darüber hinaus auch den Produktlebenszyklus betrachten. Von einer Anwendung sollte dann gesprochen werden, wenn physische Prozesse und Informationen von mindestens zwei Phasen des Produktlebenszyklus durchgängig unter Verwendung von „cyberphysischen Systemen“ synchron integriert sind.

Wichtig ist, an dieser Stelle noch einmal festzuhalten, dass Industrie 4.0 immer eine technische, vertikale Ebene sowie eine horizontale, geschäftsmodellrelevante Ebene umfassen muss. Festzuhalten ist auch, dass bei allen Anwendungen und Umsetzungen von Industrie 4.0 „der Mensch“, das heißt „die Mitarbeiter“, auf allen Funktions- und Qualifikationsstufen gestaltend und verantwortlich mitwirken werden. In diesem Sinne wirken auch die Mitarbeiter aktiv an der vertikalen Vernetzung mit. Sie sind damit ein „Kernelement“ in der Umsetzung von Industrie 4.0.

Technische Kernelemente

Es gilt zusätzlich, die folgenden weiteren technischen Kernelemente zu betrachten:

  • Durchgehendes digitales Engineering: Dies ist die Fähigkeit, den kompletten Fertigungsprozess vollständig abzubilden und Fertigungsdurchläufe in Abhängigkeit von der Zeit simulieren zu können.
  • Dezentrale Intelligenz und dezentrale Steuerung: Dies bedeutet, dass alle bereits genannten Komponenten der Fertigung wie Maschinen und Roboter (also auch Schweißmaschinen, Stromquellen und Schweißbrenner) „smart“ werden. Sie haben hierdurch die Fähigkeit, Informationen aufzunehmen und zu verarbeiten. Die vollständige Vernetzung schließt also auch die Bauteile und die Werkzeuge mit ein. Zukünftig werden wir nicht mehr von passiven zu verschweißenden Bauteilen sprechen, sondern von smarten und aktorischen Bauteilen
  • Einsatz von cyberphysischen Systemen (oder cyberphysischen Produktionssystemen: Dies bedeutet, dass die Komponenten neben den smarten Funktionen auch aktive Kommunikationsaufgaben übernehmen.
  • Geht es bei der vertikalen Vernetzung (durch die komplette Automatisierungspyramide hindurch) insbesondere darum, wie sich Prozesse weiter automatisieren und im Zuge dessen weiter optimieren lassen, adressiert die horizontale Vernetzung insbesondere das Geschäftsmodell der Unternehmen: Wie nutzen Produzenten, Kunden, Zulieferer und weitere Partner (zum Beispiel auch Überwachungseinrichtungen) die Digitalisierung (das heißt die Verfügbarkeit und Nutzbarkeit von Daten). Zusätzliche Dienstleistungen sind dabei zu nennen, aber auch die Integration von Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen oder die Bildung von Partnerschaften und Technologie- und Handelsplattformen. Beide Stränge, die vertikale und die horizontale Vernetzung, gilt es zu bedenken und zusammen zu führen.

Diskutieren Sie mit!

Der DVS möchte nun mit Ihnen die Kernelemente von Industrie 4.0 diskutieren und die Übertragung dieser Kernelemente in eine zukunftsorientierte Schweiß- und Fügetechnik beschreiben. Wobei die hier angesprochenen Definitionen und Kernelemente für die Schweiß- und Fügetechnik noch nicht abschließend fixiert sind und als Vorschläge verstanden werden können. Deshalb sind Sie gefragt! Was ist Ihre Meinung zu den angebotenen Definitionen, wie schätzen Sie die technischen Aspekte von Industrie 4.0 für die Schweiß- und Fügetechnik ein, und wo entstehen die neuen Geschäftsmodelle?

Wir freuen uns auf Ihre Erfahrungen und Anmerkungen!