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Seit dem Jahr 1800 haben wir drei industrielle Revolutionen erlebt. Jede wurde von einer bahnbrechenden neuen Technologie getragen: der Mechanik der Dampfmaschine, der Innovation des Fließbandes und der Geschwindigkeit des Computers. Sie wurden deshalb industrielle „Revolutionen“ genannt, weil die Innovationen, die sie antrieben, nicht nur die Produktivität und Effizienz ein wenig verbesserten – sie revolutionierten die Art und Weise, wie Güter hergestellt und Arbeit geleistet wurden, völlig.


Wir befinden uns jetzt in der Vierten Industriellen Revolution, auch als Industrie 4.0 bezeichnet, die die Automatisierung und Computerisierung, die wir in der Dritten Industriellen Revolution gesehen haben, weiter vorantreibt. 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 verwenden. 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.

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, hochproduktive 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 machen intelligente und autonome Systeme möglich. Unternehmen und Lieferketten nutzen bereits einige dieser fortschrittlichen Technologien, aber das volle Potenzial von Industrie 4.0 kommt erst dann zum Tragen, wenn sie gemeinsam genutzt werden.

  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 – und die 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 – und Daten- und Wissenssilos gehören somit 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 Echtzeit-IoT-Daten, 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 jetzt jedoch 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 tritt eine neue Generation von autonomen Robotern in Erscheinung. Autonome Roboter, die so programmiert sind, dass sie Aufgaben mit minimalem menschlichen Eingriff 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 sind diese Roboter in der Lage, schwierige und filigrane Aufgaben auszuführen – 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. Diese Kernkomponente von Industrie 4.0 ermöglicht es Unternehmen, die Leistung und Wartung von Industriesystemen und ‑produkten besser zu verstehen, zu analysieren und zu 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, die auch als Factory 4.0 bezeichnet werden, sind selbstkorrigierend, setzen intelligente 4.0-Fertigungsprozesse ein und ermöglichen die kostengünstige und maßstabsgetreue Lieferung kundenspezifischer Produkte.

Intelligente Anlagen

Nahezu alle physischen Anlagen, die heutzutage eingesetzt werden, 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.

Unternehmen profitieren von den Vorteilen

Es gibt ein umfangreiches Portfolio an Industrie-4.0-Lösungen auf dem Markt, die Tausenden von Unternehmen helfen, 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:

  • Radikale Verbesserungen der Produktivität und Automatisierung: Unternehmen treffen datengestützte Entscheidungen in allen Bereichen ihrer Geschäftstätigkeit, verbessern die Prognosegenauigkeit, unterstützen die 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.
  • Grüne 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.

Häufig gestellte Fragen zu Industrie 4.0

Welche ersten Schritte sollten wir unternehmen, um unser Unternehmen auf Industrie 4.0 vorzubereiten?

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. 

Gibt es eine Möglichkeit, deutlich ältere Maschinen in ein digitales Netzwerk einzubinden?

Die einfache Antwort ist 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. 

Lassen sich diese neuen Technologien in unser bestehendes ERP-System integrieren?

Ein robustes ERP-System ist das „Gehirn“ eines Industry-4.0-Technologie-Stacks. Das ERP-System der Vergangenheit 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.  

Können unsere bestehenden Geschäftssysteme und Datenbanken mit aktuellen Industrie-4.0-Technologien Schritt halten?

Ältere 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.

Woher wissen wir, welche Industrie-4.0-Technologien für unser Unternehmen am besten geeignet sind?

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.

Wie lange wird es dauern, bis wir unsere Transformationsziele für Industrie 4.0 erreicht haben?

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

Erfordert Industrie 4.0 einen hohen Umschulungsaufwand bei unseren Mitarbeitern?

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 Benutzer, 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.  

Wie können wir sicher sein, dass die von uns implementierten Industrie-4.0-Lösungen auch in Zukunft anpassungsfähig sind?

Wenn uns das Jahr 2020 etwas gelehrt hat, dann das, dass wir nicht immer voraussehen können, 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.

Was passiert, wenn wir in Industrie-4.0-Lösungen investieren und sich dann unser Geschäftsmodell ändert?

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

Wie reagieren wir auf Befürchtungen, dass die mit Industrie 4.0 einhergehende Automatisierung Arbeitsplätze vernichtet?

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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