Industrie 4.0 erklärt: Schlüsseltechnologien & Vorteile

Was ist Industrie 4.0?

Industrie 4.0, auch vierte industrielle Revolution genannt, bedeutet den Einsatz neuer Technologien in Fabriken und Produktionsprozessen zur Ergebnisverbesserung. Es geht um Technologien, die die Automatisierung von Produktionsprozessen vorantreiben. Kurz: Traditionelle Fabriken werden zu intelligenten, stärker automatisierten und effizienteren Smart Factories transformiert.

Um Industrie 4.0 zu verstehen, müssen wir die Schlüsseltechnologien betrachten, die das Smart-Factory-Konzept ermöglichen.

Bildverarbeitung (Computer Vision)

Unter allen Datentypen, die ein Produktionsprozess liefert, enthalten Bilder die meisten Informationen. Daher nimmt der Einsatz von Bildverarbeitung in Fabriken stetig zu. Bildverarbeitungssysteme liefern Umgebungsinformationen und dienen vielfältigen Anwendungen: Qualitätsprüfung, Fehlerkontrolle, Messtechnik, Codelesung per OCR u. v. m. Es gibt diverse Sensortypen – von 2D-4K-Kameras bis zu hyperspektralen Kameras –, die viele Arbeitsbereiche und Branchen abdecken.

Kollaborative Robotik

Bildverarbeitung wird oft mit kollaborativer Robotik kombiniert, einer weiteren Industrie-4.0-Technologie. Kollaborative Roboter (Cobots) ermöglichen, dass Menschen und Roboter denselben Arbeitsraum teilen. Integrierte Sensoren machen die Roboter umgebungsbewusst und gewährleisten die nötige Sicherheit. In Kombination mit Kameras beherrschen sie präzise Montage, Pick-&-Place und sogar komplexes Greifen ungeordneter Teile.

Erweiterte Realität (Augmented Reality)

Obwohl Augmented Reality (AR) oft auf Konsum/Marketing fokussiert wird, bietet sie auch in Fabriken vielfältige Anwendungen: geführte Wartungsarbeiten oder komplexe Verkabelungen, ergonomische Arbeitsplatzverbesserung, visuelle Führung bei Montage- und Verpackungsprozessen. All das verkürzt Taktzeiten und verhindert Fehler.

Künstliche Intelligenz

KI kommt in Systemen zum Einsatz, die Informationen verarbeiten, daraus lernen und autonom handeln müssen. Dafür werden Systeme auf Basis von neuronalen Netzen und Machine-Learning-Algorithmen entwickelt, die durch Daten lernen, Samples zu klassifizieren und Entscheidungen zu treffen. Je mehr Daten, desto präziser die Systeme.

Internet der Dinge (IoT)

IoT vernetzt Geräte, Objekte und Prozesse miteinander. Anwendbar in der Fabrikproduktion wie im Alltag – z. B. Hausgeräte und Smart Home: Heizung per Handy steuern, Ablaufdatum im Kühlschrank prüfen …

Cybersicherheit

Cybersicherheit entsteht aus der Notwendigkeit, die neue vernetzte Infrastruktur abzusichern und Industrien vor Cyberangriffen zu schützen. Neue Maschinen werden daher mit integrierten Sicherheitsmaßnahmen konzipiert und gefertigt.

Big Data & Cloud Computing

All diese Prozesse generieren wertvolle Daten, die richtig analysiert Muster, Fehlermodelle u. a. aufdecken. So lassen sich Prozesse optimieren, kontinuierliche Verbesserung betreiben und die gesamte Produktionskette detailliert analysieren. Daher werden Big Data und Cloud Computing (Netzwerkspeicher für diese Datenmengen) in der Industrie immer wichtiger. Aus diesen Daten können Maschinen lernen, Entscheidungen zu treffen – der Weg zur KI.

3D-Druck

Schließlich der 3D-Druck, der Innovationen mit neuen Materialien und das Design praktisch aller vorstellbaren Geometrien ermöglicht. Kostensenkung bei Prototypen und Kleinserien, Fertigung hochkomplexer Bauteile in Rekordzeit.

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