Komponenten der Industrie 4.0
Die Industrie 4.0 hat sechs Komponenten. Hier habt ihr einen ersten kurzen Überblick, gefolgt von einer kurzen Beschreibung von jedem.
1. Internet der Dinge und Dienste
2. Big Data
3. Cyberphysische Systeme
4. Smart Factory
5. Wertschöpfungsnetzwerke
6. Individualisiere Produkte
Das Internet der Dinge und Dienste
Ein wesentliches Element der Industrie 4.0 ist die Weiterentwicklung des Internets der Daten zum Internet bzw Internet der Dinge und Dienste. Es ermöglicht, dass physische Objekte aus der realen Welt über Datennetze Informationen über ihren aktuellen Zustand austauschen und damit gleichzeitig einen Ansatzpunkt für digitale Services bieten. Somit stellt das Internet der Dinge eine Verbindung der virtuellen Welt mit der physischen Welt her. Ein Beispiel ist die automatische Nachbestellung von Druckerpatronen, wenn ein im Gerät eingebauter Chip erkennt, dass der Füllstand sich dem Ende nähert.
Big Data
Die im Zusammenhang mit der Inderstrie 4.0 anfallende Datenmengen werden als Big Data bezeichnet. Das Adjektiv »groß« bezieht sich nicht nur auf den Umfang der Daten, sondern auch auf andere Eigenschaften wie die Geschwindigkeit der Datengenerierung und des Datentransfers sowie die Bandbreite der Datentypen und Datenquellen. Die benötigten bzw anfallenden Daten werden zum großen Teil dann über Sensoren lokal oder in einer Datencloud gespeichert. Sie können von den Wertschöpfungspartnern bei Bedarf abgerufen und für den nächsten Schritt im Fertigungsprozess genutzt werden. Von großer Bedeutung im Zusammenhang mit Big Data sind die Erfordernisse des Datenschutzes und der Datensicherheit, denn die neuen Möglichkeiten des Datenaustauschs bei Industrie 4.0 eröffnen auch zuvor nicht bekannte Angriffsmöglichkeiten.
Cyberphysische Systeme
Ein Kernelement von Industrie 4.0 ist der zunehmende Einsatz cyberphysischer Systeme in vielen Bereichen der Wertschöpfung. Unter einem cyberphysischen System bezeichnet man physiche Objekte, die mit Sensoren, eingebettete Systeme und Aktorenerweitert sind. Sie können eigenständig in Interaktion mit ihrer Umwelt treten und autonom bestimmte Entscheidungen treffen. Beispiele für Cyberphysische Systeme sind Fertigungsroboter, fahrerlose Transportsysteme, die den besten Weg für einen Transportauftrag finden, oder auch die Einparkhilfe, die fast alle neu hergestellte Autos haben.
Sensoren
Sensoren sind Komponenten, die bestimmte chemische oder physische Daten aus der Systemumgebung erfassen. Diese speichern die Informationen und stellen sie für das eingebettete System bereit.
Eingebettete Systeme
Eingebette Systeme sind Hardware- und Softwarekomponenten, die in einem physischen Objekt integriert sind. Sie sind der Minicomputer, der sich programmieren lässt in den Objekten. Eingebettete Systeme übernehmen wichtige Aufgaben wie die Steuerungs-, Überwachungs-, und Datenverarbeitungsaufgaben und wirken als Prozessoren. Dabei sind sie zum Teil in der Lage, mithilfe von zusätzlichen Informationen aus dem Internet, erfasste Informationen von den Sensoren auszuwerten und Entscheidungen je nach Situation zu treffen.
Aktoren
Autoren sind Komponenten, die elektrische Signale und Strom in mechanische Bewegung oder Licht umwandelt. Sie sind das Gegenteil der Sensoren, die auf mechanische Bewegung mit elektrischen Impulsen reagieren.
Smart Factory
Durch den Einsatz von cyberphysischen Systemen wird ein Industriebetrieb zur Smart Factory. Die Produktion findet auf smarten Produktionsanlagen statt, indem die Maschinen untereinander kommunizieren und grösstenteil der Produktion selbst steuern und autonom Material und Werzeuge verwenden. Die Zusammenarbeit von intelligenten Maschinen und Mitarbeiter findet mithilfe dem „Internet der Dinge und Dienste statt“
Wertschöpfungsnetzwerke
Die einzelnen Wertschöpfungsprozesse an den verschiedenen Unternehemen sind auf vielfältige Weise durch Wertschöpfungsnetzwerke aneinander verbunden. Nur durch die Zusammenarbeit der einzelnen Wertschöpfungspartner kann die Fertigstellung eines Produktes ermöglicht werden. Der Austausch von Material, Zwischenprodukten und Dienstleistungen wird unter schnellen datenleitungen und Cloud Computing unterstützt.
Individualisierte Produkte
Die Industrie 4.0 ermöglicht nun individualisierte Produkte nach Kundenspezifikation herzustellen und mit kurzen Lieferzeiten zu versenden. Dies ist nur möglich, wenn Produktions- und Logistikprozesse über eine grosse Flexibilität und eine hohe Produktivität verfügen und zeitlich perfekt aufeinander abgestimmt sind. Der Kunde übernimmt jetzt sogar Teile des Produktionsprozesses und ist durch das Einbringen seiner Präferenzen in der Herstellung des Prokutes integriert.