Die Vierte Industrielle Revolution: Ursprünge und Evolution im 21. Jahrhundert

Der Begriff "Industrie 4.0", kurz I4.0 oder I4, entstand 2011 aus einem Projekt der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung zur Förderung der Digitalisierung der Fertigung.

In ihrem Bestseller "Why Nations Fail: The Origins of Power, Prosperity, and Poverty" argumentieren die US-Ökonomen Daron Acemoglu und James Robinson: "Heutige Weltungleichheit existiert, weil einige Nationen im 19. und 20. Jahrhundert die Industrielle Revolution und ihre Technologien und Organisationsmethoden nutzen konnten, während andere dazu unfähig waren."

Ursprünge von Industrie 4.0

2011 bat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Industrie und Wissenschaft, Vorschläge für die kreative Disruption der Fertigungsindustrie zu definieren. Ziel: Deutscher Industrie die Chance geben, aktiv die vierte industrielle Revolution mitzugestalten.

2013 präsentierte die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) einen Forschungsplan und Implementierungsempfehlungen auf Drängen des Ministeriums. Basis war der "Nationale Roadmap für Eingebettete Systeme".

In den Worten von Henning Kagermann, acatech-Vorstandsvorsitzender: "Die Fabrik der Zukunft verbindet beispiellose Flexibilität mit optimaler Ressourcennutzung. Industrie 4.0 bietet Deutschland die Chance, seine Position als Fertigungsstandort, Anlagenlieferant und IT-Business-Lösungsanbieter weiter zu stärken."

Zudem bildeten die Hauptziele der deutschen Initiative die Basis für die EU-"Digital Agenda", von der Europäischen Kommission als Teil der Europa-2020-Ziele angenommen, und entwickelten sich zur "Industry 4.0 Digital Agenda". Heute eines von Europas sieben Flaggschiff-Projekten, verantwortlich für 5 % des EU-BIP, Marktwert 660 Mrd. € jährlich.

Henrik von Scheel, einer der Masterminds der deutschen Digitalen Revolution und Urheber von Industrie 4.0, argumentiert: "Im Kern ist der Mittelpunkt von Industrie 4.0 der Mensch – nicht Technologie. Seit der erste Höhlenmensch einen Feuerstein formte, definiert sich Menschheit durch Fähigkeit, sich mit Werkzeugen auszustatten, um Umwelt zu managen. Das Industrie-4.0-Zeitalter wird nicht anders sein. Im Vergleich zu vorherigen Industriellen Revolutionen haben sich die 3. und 4. Revolution exponentiell statt linear entwickelt." Und: "Die 4. industrielle Revolution bringt Fusion von digitaler, physischer und virtueller Welt und ist der bedeutendste Strukturwandel der letzten 250 Jahre. In Skalierung, Scope und Komplexität wird die Transformation anders sein als alles, was Menschheit je erlebte. Sie disruptet jede Industrie und Volkswirtschaft in jedem Land."

Bild mit freundlicher Genehmigung von Henrik von Scheel

IoT, Edge Computing, KI, Machine Learning & 3D-Druck schufen den kritischen Knotenpunkt für Industrie 4.0

Während Fundamente der aktuellen Technologie für Industrie 4.0 in den letzten 30 Jahren des vorigen Jahrhunderts begannen, geschah exponentielles Wachstum von Konnektivität, Datenerfassung und -verarbeitung, Rechenleistung erst in den letzten zwanzig Jahren.

Die Geburt des Internet of Things (IoT), das frühere limitierte M2M-Verbindungen ersetzte, und schnelle drahtlose Konnektivität mit 4G ermöglichten Deployment von Millionen Sensoren.

Zudem werden Edge Computing und Machine Learning nun genutzt, um Daten zu sammeln, zu verarbeiten und Split-Second-Entscheidungen zu treffen – ermöglicht weitere Automatisierung, vorausschauende Wartung, nachhaltige Produktivität.

Neue Fertigungstechnologien wie 3D-Druck schmieden neue Wege, schnell neue Teile zu produzieren, neue Materialien einzuführen, Produktions- und Logistikkosten zu senken.

All diese Technologien und Innovationen waren fundamental während der aktuellen Pandemie, wo Produktion aufrechterhalten und teils wiederaufgenommen wurde mit den heutigen fortgeschrittenen Technologien.

In den folgenden Kapiteln dieser Serie bewerten wir die verschiedenen Technologien und Bausteine sowie Herausforderungen und Bedrohungen der 4. industriellen Revolution.