Industrie 4.0 - die moderne industrielle Revolution

Moderne Informationstechnologien dringen immer stärker in unsere Realität ein. Der industrielle Sektor ist ein Bereich, in dem sie ebenfalls weit verbreitet sind und Veränderungen in den Herstellungsprozessen bewirken. Welche Änderungen sind das?

Ich denke, jeder von uns wird die Tatsache bestätigen, dass sich die gegenwärtige Welt in einem sehr dynamischen Tempo entwickelt. Konzepte, die noch vor nicht allzu langer Zeit in der Literatur nur in der Belletristik funktionierten, dringen heute in unseren Alltag ein. Solche Konzepte sind zum Beispiel das Internet der Dinge (eng. Internet of Things, IoT) und die Künstliche Intelligenz (eng. Artificial Inteligence, AI), die in modernen Fabriken erfolgreich umgesetzt und eingesetzt werden.

Eine bisschen Geschichte...

Um die Gewinne aus der Produktion zu steigern, müssen die Unternehmen schneller, mehr und billiger produzieren. Wie kann man dies tun, wenn der Kunde immer anspruchsvoller wird und nur Produkte von höchster Qualität akzeptiert? Diese Frage wurde in der Vergangenheit schon oft durch ingenieurwissenschaftliches Denken beantwortet, das durch die Popularisierung von Erfindungen wie der Dampfmaschine neue Möglichkeiten eröffnet hat. Der Dampfantrieb ersetzte die Arbeit der menschlichen Muskeln durch die Arbeit von Maschinen, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert werden konnte. Es war die so genannte erste industrielle Revolution.

Ein weiterer Durchbruch war die Einführung einer Serienproduktionslinie. Die wohl bekannteste ist die 1913 von Henry Ford geschaffene Linie. Die Änderung der Arbeitsorganisation ermöglichte die Massenproduktion von Produkten, die billiger, wiederholbar und von ähnlicher Qualität waren. Es war die so genannte zweite industrielle Revolution.

Die dritte industrielle Revolution wurde durch PLCs, Industriesoftware (SCADA, ERP, MES) und Industrieroboter eingeleitet, die die Produktion transparenter und flexibler machten. Durch Automatisierung und Robotisierung konnte auch eine viel höhere Effizienz und Genauigkeit der Produktionslinie bei gleichzeitiger Kostenoptimierung erreicht werden.

Wir sind derzeit Zeugen der vierten industriellen Revolution, die wir am häufigsten als Industrie 4.0 oder Industry 4.0 bezeichnen. Ihre beiden Säulen sind das Internet der Dinge (IoT) und die künstliche Intelligenz (KI).

Datenerfassung

Wie können wir sicher sein, dass die Fabrik gut funktioniert? Woher wissen wir, welche Bereiche verbessert werden müssen und welche Bereiche einen Mehrwert bringen? Was sollten wir überhaupt verbessern? Wir werden keine Antworten auf diese Fragen finden, wenn wir keine Daten über unseren Produktionsprozess haben. Hier kommt das IoT zur Hilfe. Durch die Ausstattung der Produktionslinien mit Messfühlern und Sensoren, die Informationen sammeln, sind wir in der Lage, buchstäblich alles zu messen, von Produktionsparametern bis hin zu Restprozessen. Die Daten können in der Cloud oder auf privaten Servern gesammelt werden.

Datenanalyse

Das Sammeln von Daten allein reicht nicht aus; sie müssen noch analysiert werden, und auf ihrer Grundlage müssen konkrete Maßnahmen ergriffen werden. Es ist wichtig, dies so schnell wie möglich zu tun. Künstliche Intelligenz wird in der Industrie zunehmend für solche Analysen eingesetzt. Es handelt sich um Informationssysteme mit einer dynamischen Struktur, die an ein neuronales Netz erinnert, das es erlaubt, unzählige Informationsmengen (so genannte Große Datensätze) zu "lernen" und zu analysieren. Dadurch ist es möglich, relevante Informationen zu erfassen und gleichzeitig Lösungen zu generieren, die einen messbaren Mehrwert schaffen können.

Sicherheit

Alle Produktionsleiter wissen, dass Sicherheit an erster Stelle steht. Der Wert des menschlichen Lebens hat keinen Preis, daher hat die Sicherheit in der Industrie Priorität. Wie kann das industrielle Internet der Dinge und die künstliche Intelligenz (KI) dazu beitragen, die Sicherheit zu erhöhen? Durch die Analyse historischer und aktueller Daten über den Produktionsprozess, über das Auftreten von Unfällen, über die Faktoren, die ihnen vorausgehen, ist die KI in der Lage, die Reihenfolge ihres Auftretens zu bestimmen, vor dem Risiko einer Wiederholung des Ereignisses zu warnen oder sogar in lebensbedrohliche oder gesundheitsgefährdende Situationen einzugreifen.

Optimierung der Produktion

Durch das Sammeln und Analysieren der Daten ist die KI in der Lage, festzustellen, welche Operation oder welches Gebiet die meisten Verluste verursacht. Auf dieser Grundlage können wir ableiten, welche Prozesse überhaupt zu untersuchen und zu optimieren sind. Dies ist ein sehr wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit der kontinuierlichen Verbesserung und Entwicklung der gesamten Produktionsanlage.

Vorhersage eines Ausfalls

Bisher haben sich die meisten Produktionsstätten auf Methoden der vorbeugenden Instandhaltung verlassen, die auf den Empfehlungen des Herstellers oder auf eigenen historischen Daten basieren - dies wird als vorbeugende Instandhaltung bezeichnet. Was ist, wenn das System selbst (mit hoher Wahrscheinlichkeit) vorhersagt, wann und wo der Ausfall auftreten wird? Diese Möglichkeiten bieten Systeme, die auf künstlicher Intelligenz basieren, die in der Lage sind, die Kombinationen der Bedingungen, die den Ausfall in der Vergangenheit verursacht haben, zu erkennen und darauf aufbauend Maßnahmen zur Vermeidung des Ausfalls zu ergreifen. Am wichtigsten ist, dass alles in Echtzeit geschieht. Dies bringt enorme Einsparungen, da es nicht notwendig ist, die Linie zu stoppen, um präventive, zyklische Dienste durchzuführen.

Wie sieht es mit der Zukunft aus?

Gegenwärtig wird auf der ganzen Welt über künstliche Intelligenz und ihre Entwicklung geforscht. Wissenschaftler und Ingenieure sehen darin ein nahezu unbegrenztes Potenzial. Allerdings können wir nicht ganz vorhersagen, in welche Richtung die Entwicklung gehen wird.

Hoffen wir, dass die dunklen Szenarien, die von den Autoren der Since-Fiction Bücher geschrieben wurden, niemals zur Wirklichkeit werden und dass die künstliche Intelligenz nur dazu beiträgt, unser tägliches Leben zu verbessern.