Industrie 4.0 - Historie
Industrie 4.0 ist wohl momentan eines der meistgebrauchten Strategie - Schlagwörter. Das Thema wird seit etwa 2010 mit steigender Priorität diskutiert.
Da es bereits sehr umfangreiche Beschreibungen zu Inhalten und Strukturen gibt wird auf eine eigene Darstellung verzichtet und auf die nachfolgenden links verwiesen :
Zusammenfassung Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Industrie_4.0
Plattform Industrie 4.0 http://www.plattform-i40.de/
BMBF Zukunftsprojekt Industrie 4.0 http://www.bmbf.de/de/9072.php
VDI http://www.vdi.de/technik/fachthemen/mess-und-automatisierungstechnik/industrie-40/
Industrie 4.0 beinhaltet keine eigene, neue Technologie, sondern baut auf bestehenden Technologien auf. Der wesentlich Mehrwert ergibt sich aus zwei Haupteffekten.
Zum einen aus der konsequenten Integration und durchgängigen Vernetzung der Einzelelemente, d.h. Bauteile und Personen in der Ablauforganisation. Diese Vernetzung bedeutet keine Aufhebung der tayloristischen Arbeitsteilung. Diese wird eher noch zunehmen, aber durch die in Echtzeit verfügbare Information bei allen Beteiligten können Entscheidungen schneller und mit höherer Qualität getroffen werden.
Zum anderen durch die stärkere Einbindung von IT-Applikationen in Bauteile, verbunden mit der Nutzung von mehr, qualitativ verbesserten Sensoren. Dies erlaubt mehr Autarkie der entsprechenden Bauelemente.
Aus der Kombination der beiden vorgenannten Punkte, Echtzeitkommunikation mit allen Beteiligten, wurde der Begriff Cyber-Physische Systeme (CPS)“ kreiert. Diese stellen die Grundlage der Industrie 4.0 – Verbesserungen dar.
Industrie 4.0 - Übergreifende strategische Aktivitäten
Die seit den Siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts fortschreitende Durchdringung von Industrie und Verwaltung mit Digitaltechnik hat zu einer Vielzahl von Insellösungen geführt, die nicht direkt miteinander kommunizieren können. Punktuell ist das Problem durch zentrale Applikationen von einzelnen Herstellern, primär im Bereich ERP und PLM, zwar gemildert aber nicht gelöst worden.
Vor diesem Hintergrund begann in 2011 die Diskussion zur Standardisierung und Integration der IT-Komponenten, die in 2012 mit den Umsetzungsempfehlungen des Arbeitskreises Industrie 4.0 erstmals als Konzept dargestellt wurden. In 2013 wurde der Abschlussbericht des Arbeitskreises übergeben und zusätzlich die Plattform Industrie 4.0 von Bitkom, VDMA und ZVEI gegründet.
Der wesentlichste Kritikpunkt ist zur Zeit, dass außer Gremienarbeit und Maßnahmenempfehlungen keine belastbaren Ergebnisse vorliegen. Damit sind die auf Standardisierung und Integration beruhenden Ziele des Netzwerkes natürlich in Frage gestellt. Es bleibt abzuwarten, ob die neu gestaltete Struktur zu konkreten Anwendungen führen wird.
Parallel zur deutschen Aktivität wurde in den USA das „Industrial Internet Consortium (IIC)“, ebenfalls als Non-Profit Organisation, gegründet. Die Zielsetzungen entsprechen denen der deutschen Aktivitäten. Es ist abzusehen, dass die Geschwindigkeit der Umsetzung den Wettbewerb zwischen beiden Ansätzen und damit auch die Dominanz der entsprechenden Industrien entscheiden wird.
Zusätzlich hat China mit “Made in China 2025” eine eigene Initiative zum gleichen Themenblock aufgesetzt. Momentan ist noch nicht absehbar, welche Auswirkungen das auf die globale Struktur haben wird.
Industrie 4.0 - Haupttreiber sind die technologischen Möglichkeiten
Die wesentlichen, in Industrie 4.0 treibenden Mechanismen, werden nicht nur die Industrie – internen Abläufe revolutionieren. Erwartet werden Veränderungen in allen Lebensbereichen, wobei durchaus auch Rückwirkungen aus den bereits etablierten Internetlösungen, wie z.B. soziale Netzwerke, zu erwarten sind. Wesentliche Treiber sind:
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Präzisere Datenerfassung durch verbesserte und kostengünstigere Sensortechnik.
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Weitreichende automatisierte Entscheidungen durch verbesserte Auswerte- und Kombinationslogik der Sensorinformationen sowie standardisierte Darstellungen.
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Optimierung der Produkte durch Aufrüstung mit Sensor- und Auswertelogik (Embedded Systems)
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Beschleunigte Prozessabläufe durch maschinelle, standardisierte Kommunikation von Ablauf- und Entscheidungsinformationen.
Technologisches Medium der Veränderung sind damit primär die IT – Netzwerke bis hin zum Internet, die darauf aufbauenden Applikationen sowie die zugehörigen Standards zur Interoperabilität.
Industrie 4.0 - Sensortechnik
Sensoren sind als 'Sinnesorgane' der IT . Lösungen unverzichtbarer Teil jeder Lösung. Die Einbindung von Verarbeitungs-Logik und Kommunikationsfunktionen führt zur Klassifikation als 'Smart Sensor'. Die Kommunikation der „Smart Sensors“ über IT-Netze hat den Begriff des „Internet der Dinge“ etabliert, der den zunehmenden Anteil an den Internet - Transaktionen thematisiert.
Die Umsatzanstiege bei Sensoren allgemein zeigen den Trend deutlich. Da die Stückpreise fallen ist die Verfünffachung der verkauften Stückzahlen weltweit eine noch deutlicherer Aussage.
Der Gesamtmarkt wird auf etwa 2.500 beratende und herstellende Firmen alleine in Deutschland und etwa 1.000 Herstellerfirmen in Europa geschätzt, was die Komplexität und Spezialisierung sehr deutlich beschreibt.
Die Segmentierung nach den Hauptverbrauchern Automotive, Industrie, Consumer Electronics, Medical, Infrastructure und Other hilft beim Verständnis der Trends.
Für Industrie 4.0 Anwendungen ist primär der Bereich Industrie relevant. In diesem Bereich verdoppelt sich die Anzahl der Sensoren laut AMA Fachverband alle 5 Jahre, womit dieser Markt deutlich langsamer wächst als der Gesamtmarkt, dessen Wachstum sehr stark von den Consumer Electronics getragen wird.
Wesentliche kurzfristige Effekte sind primär aus der Umwandlung traditioneller Sensoren in Smart Sensors zu erwarten, während bei den Messprinzipien als Kernfunktion keine sehr großen Entwicklungssprünge in der näheren Zukunft zu rechnen ist. Damit stellt die Sensorik zwar eine wichtige Stützfunktion für Industrie 4.0 dar, wird aber nicht das primär gestaltende Element sein.
Industrie 4.0 - Embedded Software
Die ersten Mikroprozessoren waren nicht für Computer im heutigen Sinne sondern für Gerätesteuerungen entwickelt worden. Bereits in den Siebzigern wurden fest verdrahtete Logiken durch Mikroprozessoren mit entsprechender Logik, d.h. Embedded Software, ersetzt. Intelligente Camcorder und Kameras, internetfähige Fernseher oder intelligente Waschmaschinen sowie anspruchsvolle elektrische Küchengeräte sind mittlerweile vertraut. Im Auto gibt es eine Vielzahl von Einzelbauteilen mit Embedded Software die wir als solche gar nicht mehr direkt wahrnehmen. Es gibt Schätzungen, die über 95 % aller produzierten elektronischen Chips Embedded Software zuordnen. 
Analog zu den smart Sensors müssen auch Embedded Systeme immer stärker mit Ihrer Umwelt vernetzt werden. Die Kamera muss Ihre Filme und Bilder ins Internet, den Drucker oder an den Heim-PC schicken können. Analog müssen die in den Maschinen und Fertigungseinrichtungen enthaltenen Software-Funktionen in immer stärkerem Masse Daten zu Produkt- und Prozessdetails mit Ihrer Umwelt austauschen können, während die eigentliche Kernfunktion relativ stabil bleibt.
Durch die laufende Kostenreduzierung bei der Hardware, die mächtiger werdenden Entwicklungswerkzeuge und die komplexer werdenden Detailfunktionen der Fertigungseinrichtungen ist mit einem erheblichen Anstieg des Volumens an Embedded Software zu rechnen. Eine wesentliche Konsequenz daraus wird die stark ansteigende Notwendigkeit sein, die Software mit den jeweiligen Detailparametern in angemessenen Zeiten, vielfach sogar in Echtzeit, zu versorgen.
Aus Sicht von Industrie 4.0 sind dabei die einzelnen Einrichtungen mit Embedded Software lediglich Objekte, deren Detailfunktionalität spezifisch zum jeweiligen Objekt entwickelt wurde und die inhaltlich außerhalb des Objektes nicht mehr nachvollziehbar ist. Embedded Software ist damit analog zu den smart Sensors eine wichtige Stützfunktion für Industrie 4.0, wird aber ebenfalls nicht das primär gestaltende Element der Industrie 4.0 sein.