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Mann mit Schutzhelm, der an einer großen Maschine arbeitet

Was ist Industrie 4.0?

Seit dem Jahr 1800 haben wir drei industrielle Revolutionen erlebt. Jede von ihnen wurde durch eine bahnbrechende neue Technologie beflügelt: die Mechanik der Dampfmaschine, die Innovation des Fließbands und die Geschwindigkeit des Computers. Sie wurden deshalb industrielle „Revolutionen“ genannt, weil die Innovationen, die sie antrieben, die Produktivität und Effizienz nicht nur ein wenig verbesserten, sondern die Art und Weise, wie Güter hergestellt und Arbeit geleistet wurden, von Grund auf revolutionierten.

 

Wir befinden uns jetzt in der Vierten Industriellen Revolution, auch als Industrie 4.0 bezeichnet, die die Automatisierung, Überwachung und Analyse der Lieferketten mit intelligenten Technologien revolutioniert. Industrie 4.0 wird durch das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) und cyber-physische Systeme angetrieben – intelligente, autonome Systeme, die computerbasierte Algorithmen zur Überwachung und Steuerung physischer Dinge wie Maschinen, Roboter und Fahrzeuge nutzen. Industrie 4.0 gestaltet Ihre gesamte Supply Chain „intelligent“ – von intelligenter Fertigung und intelligenten Fabriken bis hin zur intelligenten Lagerhaltung und Logistik. Aber Industrie 4.0 hört nicht bei der Supply Chain auf. Sie ist mit Backend-Systemen wie Enterprise Resource Planning (ERP) verbunden, um Unternehmen feedbackgetriebene intelligente Transparenz und Kontrolle in Echtzeit zu ermöglichen. Deshalb ist Industrie 4.0 ein wichtiger Teil der digitalen Transformation eines jeden Unternehmens.

Graphic describing what Industry 4.0 is

Die allgemeine Definition von Industrie 4.0 steht für den Einzug der digitalen Industrietechnologie … Die mit Industrie 4.0 einhergehenden Transformationen ermöglichen es uns, Maschinen und Prozesse auf neue, äußerst produktive Weise zu nutzen.

– Daniel Burrus

Technologien von Industrie 4.0

Industrie 4.0 stützt sich auf neun technologische Säulen. Diese Innovationen schlagen eine Brücke zwischen der physischen und der digitalen Welt und ermöglichen intelligente und autonome Systeme. Unternehmen und Lieferketten nutzen bereits einige dieser fortschrittlichen Technologien. Aber das volle Potenzial von Industrie 4.0 wird erst durch ihren gemeinsamen Einsatz entfaltet.

Graphic showing the nine technology pillars that Industry 4.0 is built on

Industry 4.0 technologies

  1. Big Data und KI-Analyse: Bei Industrie 4.0 werden Big Data aus einer Vielzahl von Quellen gesammelt, von Fabrikanlagen und IoT (Internet of Things)-Geräten über ERP- und CRM-Systeme bis hin zu Wetter- und Verkehrs-Apps. Analysen auf der Grundlage von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen werden in Echtzeit auf die Daten angewendet. Diese Erkenntnisse werden genutzt, um die Entscheidungsfindung und Automatisierung in allen Bereichen des Supply Chain Managements zu verbessern: Supply Chain Planung, Logistikmanagement, Fertigung, F&E und Konstruktion, Enterprise Asset Management (EAM) und Beschaffung.
  2. Horizontale und vertikale Integration: Das Rückgrat von Industrie 4.0 ist die horizontale und vertikale Integration. Bei der horizontalen Integration sind die Prozesse auf „Feldebene“ eng miteinander verbunden – in der Produktion, über mehrere Produktionsstätten und über die gesamte Supply Chain hinweg. Bei der vertikalen Integration sind alle Ebenen eines Unternehmens miteinander verbunden – und die Daten fließen frei von der Fertigung bis in die Führungsetage und wieder zurück. Mit anderen Worten: Die Fertigung ist eng mit Geschäftsprozessen wie F&E, Qualitätssicherung, Vertrieb und Marketing und anderen Abteilungen verzahnt. Somit gehören Daten- und Wissenssilos der Vergangenheit an.  
  3. Cloud Computing: Cloud Computing ist der „entscheidende Wegbereiter“ für Industrie 4.0 und die digitale Transformation. Die heutige Cloud-Technologie geht weit über Geschwindigkeit, Skalierbarkeit, Speicherung und Kosteneffizienz hinaus. Sie bildet die Grundlage für die fortschrittlichsten Technologien – von KI und maschinellem Lernen bis hin zum Internet der Dinge – und bietet Unternehmen die Möglichkeit für Innovationen. Die Daten, die die Technologien von Industrie 4.0 antreiben, befinden sich in der Cloud, und die cyber-physischen Systeme, die den Kern von Industrie 4.0 bilden, nutzen die Cloud zur Kommunikation und Koordination.  
  4. Augmented Reality (AR): Augmented Reality, die reale Umgebungen mit digitalen Inhalten überlagert, ist ein Kernkonzept von Industry 4.0. Bei einem AR-System nutzen die Mitarbeiter intelligente Brillen oder mobile Geräte zur Visualisierung von IoT-Daten in Echtzeit, digitalisierten Teilen, Reparatur- oder Montageanleitungen, Schulungsinhalten und vielem mehr, wenn sie sich ein physisches Objekt – wie ein Gerät oder ein Produkt – ansehen. AR ist noch im Entstehen, hat aber große Auswirkungen auf Wartung, Service und Qualitätssicherung sowie auf die Ausbildung und Sicherheit der Techniker.  
  5. Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Das Internet der Dinge (IoT) – genauer gesagt, das industrielle Internet der Dinge – ist so zentral für Industrie 4.0, dass die beiden Begriffe oft synonym verwendet werden. Die meisten physischen „Dinge“ in Industrie 4.0 – Geräte, Roboter, Maschinen, Anlagen, Produkte – verwenden Sensoren und RFID-Etiketten, um Echtzeitdaten über ihren Zustand, ihre Leistung oder ihren Standort bereitzustellen. Mit dieser Technologie können Unternehmen Supply Chains reibungsloser betreiben, Produkte schnell entwerfen und modifizieren, Ausfallzeiten von Anlagen verhindern, die Präferenzen der Verbraucher im Auge behalten, Produkte und Bestände verfolgen und vieles mehr. 
  6. Additive Fertigung/3-D-Druck: Additive Fertigung oder 3-D-Druck ist eine weitere Schlüsseltechnologie, die Industrie 4.0 vorantreibt. Der 3-D-Druck wurde ursprünglich als Werkzeug für die schnelle Prototypentwicklung eingesetzt, bietet inzwischen aber ein breiteres Anwendungsspektrum, von der seriellen Individualisierung bis hin zur dezentralen Fertigung. Mit dem 3-D-Druck können beispielsweise Teile und Produkte als Designdateien in virtuellen Beständen gespeichert und bei Bedarf direkt vor Ort gedruckt werden. Das reduziert sowohl die Transportwege als auch die Kosten.  
  7. Autonome Roboter: Mit Industrie 4.0 entsteht eine neue Generation von autonomen Robotern. Sie sind so programmiert, dass sie Aufgaben mit minimalen menschlichen Eingriffen ausführen. Sie unterscheiden sich stark in Größe und Funktion, von Drohnen zum Scannen von Beständen bis hin zu autonomen mobilen Robotern für Bestückungsvorgänge. Ausgestattet mit modernster Software, künstlicher Intelligenz, Sensoren und maschinellem Sehen können diese Roboter schwierige und filigrane Aufgaben ausführen – und können Informationen, die sie aus ihrer Umgebung erhalten, analysieren und darauf reagieren.   
  8. Simulation/digitale Zwillinge: Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Simulation einer Maschine, eines Produkts, eines Prozesses oder eines Systems aus der realen Welt basierend auf IoT-Sensordaten. Mit dieser Kernkomponente von Industrie 4.0 können Unternehmen die Leistung und Wartung von Industriesystemen und ‑produkten besser verstehen, analysieren und optimieren. Ein Anlagenbetreiber kann mithilfe eines digitalen Zwillings beispielsweise ein bestimmtes fehlerhaftes Teil identifizieren, potenzielle Probleme vorhersagen und die Betriebszeit verbessern.  
  9. Cybersicherheit: Mit der zunehmenden Konnektivität und Nutzung von Big Data in Industrie 4.0 ist eine effektive Cybersicherheit von größter Bedeutung. Durch die Implementierung einer Zero-Trust-Architektur und von Technologien wie maschinelles Lernen und Blockchain können Unternehmen Bedrohungen automatisch erkennen, verhindern und darauf reagieren – und das Risiko von Datenverlusten und Produktionsverzögerungen in ihren Netzwerken minimieren.  

Vorteile von Industrie 4.0

Intelligente Produkte

Entwickeln Sie vernetzte, selbstständig agierende Produkte, die in der Lage sind, Informationen über ihren Zustand, ihren Standort, ihren Nutzungsgrad, ihre Lagerbedingungen und mehr weiterzugeben. Die Daten, die diese intelligenten Produkte gemeinsam nutzen, können Ihnen helfen, alle Aspekte zu verbessern: von der Produktqualität und dem Kundenservice bis hin zu Logistik und F&E. Sie können auch einen Servicebedarf vorhersehen, Remote-Upgrades vornehmen und neue servicebasierte Geschäftsmodelle einführen.

 

Intelligente Fabriken

Betreiben Sie intelligente Fabriken – hochgradig digitalisierte, weitgehend autonome Anlagen, die die Vorteile fortschrittlicher Technologien wie Big Data, künstliche Intelligenz, Robotik, Analytik und IoT voll ausschöpfen. Diese Anlagen – auch als Factory 4.0 bezeichnet – sind selbstkorrigierend, setzen intelligente 4.0-Fertigungsprozesse ein und ermöglichen die kostengünstige und maßstabsgetreue Lieferung kundenspezifischer Produkte.
 

Intelligente Anlagen

Nahezu alle heute eingesetzten physischen Anlagen verfügen über eingebaute Sensoren – die, wenn sie mit den IoT- und Analysefunktionen verbunden sind, für das Enterprise Asset Management von entscheidender Bedeutung sind. Mit intelligenten Anlagen können Techniker die Anlagenleistung in Echtzeit überwachen, Ausfallzeiten vorhersehen und verhindern, dynamische und vorausschauende Wartung einsetzen, digitale Zwillinge nutzen und Anlagen und Geschäftsprozesse eng integrieren.
 

Gestärkte Mitarbeiterkompetenz

Ganz gleich, wie autonom Ihre Systeme werden, Sie werden immer Menschen brauchen. Befähigen Sie Ihre Mitarbeiter, mit Technologien wie KI und Live-Sensordaten umzugehen. So wissen sie, was in der Fertigung passiert, und sind bereit, schnelle Entscheidungen zu treffen und Probleme zu lösen, sobald sie auftreten. Wearables und Augmented-Reality-Apps können ihnen auch dabei helfen, Probleme zu lösen, ihre Gesundheit zu überwachen und sie zu schützen.

Vorteile für Unternehmen

Es gibt ein umfangreiches Portfolio an Industrie-4.0-Lösungen auf dem Markt. Sie helfen Tausenden von Unternehmen, ihre digitale Supply Chain umzugestalten, die Produktion neu zu gestalten, sich auf den Kunden zu konzentrieren und ihr gesamtes Unternehmen zu vernetzen.

Das sind einige der Vorteile, von denen Unternehmen profitieren:

  • Drastische Verbesserungen der Produktivität und Automatisierung: Unternehmen treffen datengestützte Entscheidungen in allen Bereichen ihrer Geschäftstätigkeit, verbessern die Prognosegenauigkeit, sorgen für pünktliche Lieferung und erstellen gewinnoptimierte Pläne.
  • Resilienz und Agilität, unabhängig von Markt oder Wirtschaft: Unternehmen gestalten die digitale Supply Chain der Zukunft auf der Grundlage modernster Planung.
  • Vertrauen, neue Geschäftsmodelle zu erkunden und Chancen schnell zu nutzen: Dank der Lösungen von Industrie 4.0 senken Unternehmen ihre Kosten, verbessern die Markteffizienz und verbinden Supply Chains zu Wasser, zu Land und in der Luft.
  • Umweltfreundliche und nachhaltige Lösungen ohne Einbußen bei der Rentabilität: Kunden werden durch die Digitalisierung effizienter und kostengünstiger – bei gleichzeitiger Einhaltung ihrer Umweltziele, ohne andere Geschäftsziele wie Rentabilität und Skalierbarkeit zu beeinträchtigen.

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Häufig gestellte Fragen zu Industrie 4.0

Bevor Sie einen Weg festlegen können, müssen Sie Ihren Ausgangspunkt kennen. Ein guter erster Schritt ist die Prüfung und Analyse bestehender Prozesse, Anlagen und Geschäftssysteme. Dadurch erfahren Sie, wo Sie sich befinden, können Prioritäten setzen und sogar schnelle Erfolge identifizieren. Industrie-4.0-Lösungen führen in jedem Bereich Ihres Unternehmens zu erheblichen Vorteilen und Auswirkungen. Es handelt sich um mehr als nur ein IT-Upgrade. Deshalb sollten Sie auch sicherstellen, dass Sie die Zustimmung und Unterstützung Ihrer Geschäftsführung haben. 

Die einfache Antwort lautet ja. IoT-Gateway-Geräte können für ältere Maschinen oft nachgerüstet werden. Mit diesen Geräten können IoT-Sensoren Leistungsdaten übertragen. In einigen Fällen können auch Videokameras und Wärmesensoren angebracht werden, um ein noch umfassenderes Bild zu erhalten. Das Alter und die Funktion der Maschinen bestimmen die beste Lösung – und eine Prüfung und Analyse kann helfen, den langfristigen Wert einer Nachrüstung im Vergleich zum Ersatz von Altanlagen zu bestimmen.

Ein robustes ERP-System ist das „Gehirn“ eines Industry-4.0-Technologie-Stacks. Ein herkömmliches ERP-System führte weitgehend bürobasierte Prozesse durch, während heute ein intelligentes ERP-System die Drehscheibe für vernetzte Prozesse in Fertigung, Logistik, Engineering und vielen anderen Geschäftsbereichen ist. Ein Teil Ihrer digitalen Transformation wird darin bestehen, festzustellen, ob Ihr vorhandenes ERP-System der Aufgabe gewachsen ist.

Herkömmliche ERP-Systeme, die auf veralteten, festplattenbasierten Datenbanken laufen, werden an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen. Die Möglichkeit der Nutzung der von den vernetzten Fabriken, Anlagen, Produkten und Mitarbeitern übermittelten Daten hängt von den Fähigkeiten Ihres ERP-Systems ab. Ist es intelligent? Bietet es integrierte Technologien wie KI, maschinelles Lernen und Analysen an? Wie schnell ist die Datenbank? Wenn Sie ein älteres System verwenden, ist es vielleicht an der Zeit, ein Upgrade durchzuführen, um die Vorteile von Industrie 4.0 nutzen zu können.

Mit welchen Technologien Sie beginnen, hängt davon ab, welche Prozesse für Ihr Kerngeschäftsmodell am wichtigsten sind – und welche Bereiche Ihres Unternehmens am meisten von der Transformation profitieren können. Oft konzentrieren sich Unternehmen beim Einstieg auf jeweils eine Kerntechnologie. Aufgrund ihres Designs liefern Industrie-4.0-Lösungen eine Menge zuverlässiger Big Data und Erkenntnisse, mit denen Sie den ROI und die Vorteile genau einschätzen können.   Dadurch wird die Integration nachfolgender Unternehmensbereiche zunehmend einfacher.

Im Gegensatz zu vielen größeren grundlegenden Änderungen kann die digitale Transformation schrittweise und ohne wesentliche Unterbrechung des Geschäftsbetriebs erfolgen. Ausgehend von einem robusten ERP-System und einer Roadmap für die digitale Transformation können viele Industrie-4.0-Lösungen nahezu sofort eingeführt werden.

Veränderungen sind immer schwierig. Das ist uns bewusst. Als Unternehmen von Schreibmaschinen auf Computer umstiegen, stieß dies auf großen Widerstand bei der Belegschaft, die sich von deren Komplexität überfordert fühlte. Aber im Gegensatz zu diesen frühen technologischen Transformationen reduzieren Industrie-4.0-Lösungen die Komplexität für den Nutzer, anstatt sie zu erhöhen. Arbeitsabläufe werden gestrafft, manuelle und sich wiederholende Aufgaben werden automatisiert, und die Schnittstellen sind transparenter und intuitiver. Darüber hinaus erleichtern viele 4.0-Technologien die Schulung – denken Sie nur an AR-Wearables und Angebote, die für die mobile Nutzung optimiert sind.

Das Jahr 2020 hat uns eine Sache ganz sicher gelehrt: Wir können nicht immer voraussehen, was auf uns zukommt. Wir können jedoch Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass wir widerstandsfähiger und besser auf die Zukunft vorbereitet sind. Die führenden In-Memory-ERP-Systeme sind skalierbar und unterstützen unbegrenzte Arbeitslasten. Die Industrie-4.0-Technologien wurden speziell für diese Anpassbarkeit entwickelt, um zukünftiges Wachstum zu unterstützen und sich an unerwartete Veränderungen anzupassen.

Zu den grundlegendsten Elementen der Softwarelösungen von Industrie 4.0 gehören die integrierte Skalierbarkeit und die Fähigkeit zu Agilität und Resilienz. Muss sich Ihr Geschäfts- oder Produktionsmodell aufgrund von Marktanforderungen radikal ändern, bieten Ihnen Ihre Industrie-4.0-Systeme die nötigen Einblicke und das Vertrauen, um Veränderungen schnell vorzunehmen und unternehmensweit umzusetzen.

Es steht außer Frage, dass die vierte industrielle Revolution die Belegschaft verändern wird. Aber es ist nicht die sich wiederholende Arbeit, die zu Innovationen führt – es sind Ideen und kreatives Denken. Eine durch digitale Technologien unterstützte Belegschaft kann nun ihren Kopf statt nur ihre Muskeln einsetzen. Im Jahr 1980 gab es auf der ganzen Welt nur ein paar tausend Computerprogrammierer. Heute sind es über 20 Millionen. Während zahlreiche körperlich anstrengende Aufgaben von Robotern übernommen werden, entstehen weitaus mehr neue Aufgaben, die das Fundament für ein fortschrittliches, digitales Unternehmen bilden.

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