Skip to main content

Industrie 4.0: Bedeutung für die Entwicklung von Produktionsprozessen

Der digitale Wandel ist eine grundlegende menschliche Revolution.

Vor etwa siebzigtausend Jahren begann der Mensch sich durch die Veränderung seines Gehirns von anderen Tieren zu unterscheiden; das war die kognitive Revolution. Vor ungefähr zwölftausend Jahren begannen die Menschen Ackerbau und Viehzucht zu betreiben; das war die landwirtschaftliche Revolution. Und vor circa fünfhundert Jahren begann die wissenschaftliche Revolution, auf deren Grundlagen die Menschen vor etwa zweihundertfünfzig Jahren begannen, mit Maschinen zu produzieren, die durch Wasser- und Dampfkraft angetrieben wurden; das war der Beginn der industriellen Revolution.

Seither hat sich die Industrialisierung in Stufen weiterentwickelt: Industrie 2.0 beschreibt die durch Elektrizität möglich gewordene Massenfertigung mit Fließbändern, und Industrie 3.0 steht für den Einsatz von Computern zur weiteren Automatisierung der Produktion.

Dieser Einordnung folgend werden die Änderungen durch das Internet, also durch die Vernetzung von Computern mittels digitaler Datenleitungen, als Industrie 4.0 bezeichnet. 

Anders als die gravierenden industriellen Technologieentwicklungen Mechanik, Elektrizität und Computer verändert der digitale Wandel durch das Internet auch die Rolle des Menschen in seiner Umwelt: Die kognitive Revolution hat den Menschen über das Tier erhoben, die landwirtschaftliche Revolution hat aus Stämmen von Wildbeutern staatlich organisierte Gesellschaften werden lassen, die wissenschaftliche Revolution hat den Wohlstand begründet, mit dem wir heute Hunger, Krankheit und Kriege weitgehend kontrollieren können. Genauso wird auch die digitale Revolution unsere Rolle als Menschen auf dieser Erde grundlegend verändern. 

Persönliche und geschäftliche Daten sind der Treibstoff der Digitalisierung

Computer können alles beschreibbare Wissen in Nullen und Einsen – dem Binärcode – erfassen, speichern und verarbeiten. Das Internet ermöglicht es, dieses gesamte Wissen weltweit in Echtzeit zu verknüpfen. Das verändert die Kommunikation der Menschen untereinander, was wir mit E-Mails oder Textnachrichten erleben, und insbesondere in den Sozialen Netzwerken wie Facebook, Twitter oder WhatsApp. Außerdem erhalten weltweit Menschen Zugang zu dem weltweiten Wissen, wofür Wikipedia ein Musterbeispiel ist. 

Alles, was in dieser digitalen Welt besteht, basiert auf Daten; reduziert auf Nullen und Einsen. Diese Daten werden erfasst, gesammelt, verarbeitet und gespeichert; und auch die Computerprogramme selbst werden ebenfalls als Daten erfasst. 

Nachdem zunächst wir Menschen mit unseren Computern die meisten Daten erzeugt haben, werden jetzt im so genannten Internet der Dinge immer mehr Maschinen, Geräte, Gegenstände oder auch Tiere mit Sensoren versehen und digital vernetzt. Alles Messbare wird in digitalen Daten erfasst und verfügbar gemacht, und je mehr Daten zur Verfügung stehen, umso bessere Erkenntnisse, Prognosen und Entscheidungshilfen können mit den so genannten Big Data-Analysen errechnet werden. 

Damit werden zum einen menschliche Entscheidungen in Assistenzsystemen durch Computer unterstützt, aber zum anderen werden Computern auch zunehmend Entscheidungen übertragen, auf die der Mensch keinen Einfluss mehr ausübt. So helfen Computeralgorithmen beim Predictive Policing Straftaten vorherzusagen oder potentielle Kriminelle zu identifizieren, bevor diese Straftaten verüben. 

Inzwischen werden Computerprogramme als selbstlernende Systeme programmiert, die sich unabhängig von menschlichen Einflüssen weiter entwickeln und Ergebnisse liefern können, deren Begründung anschließend von Menschen nicht mehr nachvollziehbar ist. Hier beginnt Artifizielle oder Künstliche Intelligenz, die möglicherweise irgendwann menschlicher Intelligenz überlegen sein kann.

Getrieben und beschleunigt wird der digitale Wandel dadurch, dass sich sowohl die Leistungen der digitalen Rechner und Speicher etwa alle zwei Jahre verdoppeln, als auch die Menge an digital erfassten Daten sich ebenfalls etwa alle zwei bis drei Jahre verdoppelt. So entsteht durch das Internet der Dinge, Big Data-Analysen und Künstliche Intelligenz ein immer besseres digitales Abbild unserer realen Welt, und alles in dieser virtuellen Welt basiert auf Daten.

Wir erleben diese Welt, wann immer wir mit dem Internet zu tun haben: Bei der Google-Suche, dem Besuch von Webseiten, dem Einkauf bei Amazon, dem Chat über WhatsApp, bei Online-Banking, Online-Booking, Online-Gaming, Online-Partnervermittlungen oder beim Online-Streaming über Netflix und Spotify. In der Digitalisierung wird immer mehr und letztlich wohl fast alles unserer realen Lebenswelt im Internet virtuell abgebildet; letztlich als Nullen und Einsen.

Online-Plattformen sind das Zentrum der Digitalisierung

Erfolgreiche Angebote im Internet setzen konsequent an Kundenbedürfnissen an, und insbesondere die Betreiber von Online-Plattformen nutzen immer mehr Daten, um durch Big Data-Analysen immer besser die Bedürfnisse ihrer Kunden zu ermitteln; die Mutter dieser Algorithmen ist Amazons „Kunden, die dieses Buch kaufen, kaufen auch diese Bücher: ...“.

Dadurch werden Produkte immer mehr zu Dienstleistungen: Der Kauf eines Autos wird zunächst in der Sharing Economy ersetzt durch die Nutzung eines Autos, wann immer man es benötigt, und schon bald werden uns Unternehmen Mobilitätsangebote machen, in denen wir automatisiert für unseren Weg von A nach B auf uns zugeschnittene Kombinationen aus Auto, Taxi, Bus, Bahn und Flugzeug angeboten bekommen. 

Daten sind das neue Öl, und je mehr Daten sich erschließen lassen, umso bessere Ergebnisse liefern die Computeralgorithmen. Daten lassen sich über das Internet weltweit beliebig kombinieren, und daraus entstehen neue Geschäftsmodelle:

Aus den massenhaft vernetzten Daten von Produzenten und Konsumenten ermitteln Online-Plattformen den individuellen Bedürfnissen der Kunden genau angepasste Produkte und Dienstleistungen, ob für den Schuhkauf bei Zalando, die Zimmerbuchung bei Airbnb, die Unterhaltung bei Netflix und Spotify oder die Mitfahrgelegenheit bei Uber. 

Insbesondere durch die Online-Plattformen werden Märkte und Branchen radikal verändert: Disruptiver Wandel verändert die Wertschöpfungsketten; in der Regel verlagert sich die Wertschöpfung in Richtung Kunde und damit in Richtung der Online-Plattformen. Denn diese setzen bei ganz konkreten Kundenbedürfnissen an und betreiben Datenanalysen. Dabei produzieren weder Zalando Schuhe, noch Spotify Musik und Uber besitzt genau so wenig Autos wie Airbnb Häuser oder Wohnungen.

Gleichzeitig werden die vernetzten Datensysteme genutzt, um in der so genannten Smart Factory Produktion, Logistik, Vertrieb und Verwaltung in Unternehmen effizienter zu gestalten und diese Prozesse mit anderen Unternehmen in der Wertschöpfungskette abzustimmen: beschrieben als Industrie 4.0.

Wie verändern sich in der Industrie 4.0 Produktionsprozesse?

Das Konzept der Industrie 4.0 setzt bei den Kunden an, die zunehmend individuellere Produkte und Dienstleistungen sowie ein Kauferlebnis erwarten: Sie wollen weltweit alles bekommen können, auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten, jederzeit bestellbar, umgehend geliefert und immer in der neuesten Version.

Für die Unternehmen bedeutet das letztendlich, von Massenproduktion umzustellen auf die so genannte Losgröße 1. Losgröße 1 bezeichnet das Konzept, auf die Anforderungen des Kunden zugeschnittene, individualisierte Produkte zu fertigen. Dabei machen sie sich digitale Basistechnologien zunutze: 

  • Immer mehr Sensoren erfassen im Internet der Dinge immer mehr Daten, die in Sensorknoten verarbeitet und über Sensornetze verfügbar werden.
  • RFID-Chips speichern (Produkt-)Informationen, die jederzeit über Scanner ausgelesen und dann weiter verarbeitet werden können.
  • Cloud Computing ermöglicht Unternehmen die weltweite Datenvernetzung ohne eigene Rechnerstrukturen.
  • Augmented Reality ermöglicht, beispielweise über Datenbrillen, real nicht sichtbare Informationen über Dinge im Arbeitsprozess sichtbar zu machen.

Mit Hilfe solcher Technologien entstehen in der Smart Factory Arbeits-Assistenzsysteme, die menschliche Arbeit mit Informationen oder mittels Robotik unterstützen, oder so genannte cyber-physische Produktionssysteme, in denen Maschinen direkt mit Maschinen kommunizieren, ohne dass der Mensch eingreift.

Dabei verändern sich Produktionsprozesse, die wesentlich flexibler werden und immer stärker von Datensystemen abhängig sind, und ganze Wertschöpfungsketten, in denen zunehmend Wertschöpfung durch bessere Datennutzung entsteht. Diese Veränderungen verlangen insbesondere von etablierten Unternehmen einen grundlegenden kulturellen Wandel: 

Zum einen braucht es grundlegende Bereitschaft zu Veränderung in den Unternehmen, dadurch dass sie offener werden für Innovationen, sich datenbasiertes Lernen und Entscheiden aneignen und Fehler als wertvollen Schatz für das Gestalten von Veränderung erkennen. 

Zum anderen braucht es eine veränderte Führung und Zusammenarbeit in den Unternehmen, dadurch dass sie demokratischer führen, offener kommunizieren und Vertrauen in datenbasierte Produktionsprozesse gewinnen.

Wie kann die Industrie 4.0 landwirtschaftliche Produktionsprozesse verändern?

Aus verschiedenen Richtungen werden heute die neuen Geschäftsmodelle für die Landwirtschaft entwickelt, insbesondere in bisher ungewöhnlichen Kooperationen, wie beispielsweise zwischen CLAAS und T-Systems.

Datenbasierte Geschäftsmodelle werden zukünftig in der Landwirtschaft beispielsweise den Einsatz autonomer Feldroboter und Drohnen ermöglichen, Landmaschinen über Farmmanagementsystem einsetzen und steuern oder Traktoren und Mähdrescher ohne menschlichen Fahrer lenken. Die zukünftigen Geschäftsmodelle werden helfen, Ressourcen effizienter einzusetzen, umweltschonender zu produzieren, die Qualität der Produkte zu verbessern und die Kosten zu senken. 


Autor: Prof. Dr. Ewald Wessling, ew@ewald-wessling.de 

Prof. Dr. Ewald Wessling ist Experte für den digitalen Wandel. Er lehrt als Professor für Neue Kommunikationsformen an der Hochschule Hannover und hilft Unternehmen, ihre Stärken in die neuen digitalen Märkte zu übertragen. 

Porträt ODAS

Die Firma ODAS beschäftigt sich seit der Gründung im Jahre 2004 in einem Kernbereich mit der Vermittlung und dem Handel von organischen Düngern. Nach nunmehr 14 Jahren beträgt die gehandelte und transportierte Tonnage ca. 500.000 t pro Jahr. Des Weiteren verzeichnet das Unternehmen in diesem Bereich ein konstantes Wachstum.