Die vierte industrielle Revolution ist die komplexeste, umfassendste und am stärksten automatisierte Revolution, die die Welt je gesehen hat. Wir sind an einem Punkt angelangt, an dem physische Technologie (Maschinen, Geräte, Sensoren und allgegenwärtige Konnektivität) und digitale Technologie (künstliche Intelligenz, Cloud und Analytik) zusammenwachsen, um eine wirklich intelligent vernetzte Fabrik zu schaffen.
In ihrem Bestseller „Why Nations Fail: The Origins of Power, Prosperity, and Poverty“ argumentieren die amerikanischen Wirtschaftswissenschaftler Daron Acemoglu und James Robinson, dass die „heutige Ungleichheit in der Welt darauf zurückzuführen [sei], dass im 19. und 20. Jahrhundert einige Länder in der Lage waren, von der industriellen Revolution und den damit verbundenen Technologien und Organisationsmethoden zu profitieren, während andere dazu nicht in der Lage waren.“
Heute vollziehen Unternehmen eine neue, dramatische digitale Transformation: sie überdenken ihre gesamten Abläufe und entwickeln Modelle, die die Vorteile der neuen Möglichkeiten nutzen, um sich vom Wettbewerb abzuheben. Die Herausforderung, vor der diese Unternehmen jetzt stehen, ist die Frage, wie schnell und wie weit sie die digitale Transformation vorantreiben sollen.
Die Veränderungen, die wir heute sehen, geschehen natürlich viel schneller als während der ersten industriellen Revolution. Zwar gab es bereits in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts atmosphärische Dampfmaschinen, aber Dampfkraft war außergewöhnlich, und das sollte für die meisten industriellen Zwecke bis weit ins 19. Jahrhundert so bleiben.
Henrik von Scheel, einer der deutschen Vordenker der digitalen Revolution und Begründer von Industrie 4.0, behauptet: „Im Wesentlichen steht bei Industrie 4.0 der Mensch im Mittelpunkt – nicht die Technik. Seit der erste Höhlenmensch einen Feuerstein meisselte, hat sich die Menschheit durch die Fähigkeit definiert, mit Werkzeugen ihre Umwelt zu gestalten. Die Ära der Industrie 4.0 wird nicht anders sein. Im Vergleich zu früheren industriellen Revolutionen haben sich die dritte und vierte Revolution eher exponentiell als linear entwickelt“, und „die vierte industrielle Revolution bringt die Verschmelzung der digitalen, der physischen und der virtuellen Welt mit sich und ist der bedeutendste Strukturwandel der letzten 250 Jahre. Diese Transformation wird in ihrem Ausmaß, ihrer Tragweite und ihrer Komplexität alles übertreffen, was die Menschheit je erlebt hat. Sie verändert jede Branche und Ökonomie in jedem Land.“
Während die Grundlagen der heutigen Technologie, die für Industrie 4.0 erforderlich ist, in den letzten 30 Jahren des vorigen Jahrhunderts gelegt wurden, fand das exponentielle Wachstum in den Bereichen Konnektivität, Datenerfassung und -verarbeitung sowie Rechenleistung erst in den letzten 20 Jahren statt.
Die Entstehung des Internets der Dinge (IoT), das die früheren begrenzten M2M-Verbindungen ersetzt, und die Einführung schneller drahtloser Verbindungen mit 4G- und jetzt 5G-Netzen ermöglichen den Einsatz von Millionen von Sensoren. Außerdem eröffnen neue Fertigungstechnologien wie der 3D-Druck neue Wege zur schnellen Herstellung neuer Teile, zur Einführung neuer Materialien und zur Senkung der Produktions- und Logistikkosten.
Die intelligente Fabrik von heute verwendet eine Mischung aus kabelgebundenen und drahtlosen Technologien, die über Time-Sensitive Networking (TSN) zusammenarbeiten, einer Reihe von Standards, die es Ethernet-Netzwerken ermöglichen, QoS-Garantien für zeit- und unternehmenskritischen Datenverkehr und Anwendungen zu geben.
Traditionelle Branchen wie das verarbeitende Gewerbe und das Transportwesen müssen sich auf die neuen digitalen Werkzeuge einstellen. In vielen Städten fahren wir mit denselben U-Bahnen, die vor 30 oder mehr Jahren gebaut wurden, und in Fabriken werden Maschinen eingesetzt, die vor Jahrzehnten gekauft wurden.
Die Pandemie hat die digitale Transformation vieler traditioneller Branchen beschleunigt
Seit ihrer Entstehung vor 10 Jahren konzentriert sich die Industrie 4.0 auf technologiegestützte Methoden zur Steigerung der Effizienz und Produktivität verschiedener Branchen, wobei die Grundsätze der sozialen Gerechtigkeit und der Nachhaltigkeit weniger berücksichtigt werden.
All diese Technologien und Innovationen waren während der aktuellen Pandemie von grundlegender Bedeutung, da die Produktion aufrechterhalten und in einigen Fällen mit den heute verfügbaren fortschrittlichen Technologien wieder aufgenommen werden konnte.
Letztes Jahr veröffentlichte das globale Beratungsunternehmen EY seine „Reimagining Industry Futures Study 2021.“ Die Studie zeigt, dass „fast drei Viertel der Unternehmen (71 Prozent) glauben, dass die COVID-19-Pandemie bestehende Pläne zur digitalen Transformation beschleunigt hat, wobei 52 Prozent ein größeres Interesse an 5G und dem IoT signalisieren.“
Robotik, Mikrocontroller und Industrie 4.0
Dank künstlicher Intelligenz halten neue Generationen von Robotern Einzug in die Arbeitswelt. Die neuen Systeme, von der Fabrikautomatisierung bis hin zu autonomen Fahrzeugen und Drohnen, sind vollständig mobil und laufen über leistungsstarke drahtlose Netze. Die Cloud-Anbieter AWS, Google Cloud und Microsoft Azure haben dabei mit Robotik-Entwicklern zusammengearbeitet. Dieser Bereich wird jetzt als Robotics-as-a-Service in Kombination mit Software-as-a-Service definiert.
Auch die COVID-19-Pandemie hat die Nachfrage nach Robotern zur Bewältigung von mehr industriellen Aufgaben beschleunigt. Technologien wie Augmented Reality, gepaart mit 5G-Netzwerken, ermöglichen es Ingenieuren, Maschinen aus der Ferne zu warten, und viele zuvor von Menschen ausgeführte Aufgaben werden jetzt autonom oder ferngesteuert erledigt.
Roboter kommen auch aus den Lagerhallen und Fabriken in die Welt hinaus, was durch KI und die Einführung von 5G-Netzen unterstützt wird. Die Unternehmen stehen vor Herausforderungen in Bezug auf talentierte Mitarbeiter, Fragen der Mensch-Computer-Interaktion und der Welt als Testumgebung.
Bis vor einigen Jahren waren die meisten Mikrocontroller, die in vielen Geräten und Maschinen eingebaut waren, für spezifische Funktionen innerhalb des Geräts und ohne externe Konnektivität ausgelegt. Andere Arten von Steuerungen waren für die lokale Verbindung innerhalb einer Anlage gedacht, z. B. für Fabrikmaschinen, aber sie waren nie für das Senden oder Empfangen externer Informationen oder Befehle vorgesehen.
Die neue Generation der vernetzten Mikrocontroller verändert die Situation dramatisch. Ihre Fähigkeit, sich im Rahmen des IoT zu vernetzen, macht sie wertvoller, da die Hersteller der Maschine mehr Funktionen hinzufügen, nützliche Informationen erhalten, die Leistung überwachen, vorbeugende Wartung anbieten und sich intensiver mit den Kunden austauschen können.
Da aber jetzt Milliarden neuer Mikrocontroller – eine Geräteklasse, die auf die Sicherheitsherausforderungen der Internetkonnektivität besonders schlecht vorbereitet ist – in Geräte eingebaut werden, die nie für eine Verbindung mit dem Internet vorgesehen waren, wächst das Gefährdungspotenzial exponentiell.
Automatisierung sollte den Menschen schützen, nicht ersetzen
Vor zwei Jahren veröffentlichte die Europäische Kommission die Digitale Strategie der EU, in der sie dazu aufrief, Technologien zu entwickeln, einzusetzen und zu nutzen, die das Leben der Menschen verbessern.
„Neben den Chancen, die KI, IoT und Robotik für die Wirtschaft und unsere Gesellschaft mit sich bringen, können sie auch die Gefahr in sich bergen, rechtlich geschützte Interessen, sowohl materielle als auch immaterielle, zu verletzen. Das Risiko einer solchen Verletzung wird zunehmen, je breiter der Anwendungsbereich wird. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu analysieren, ob und inwieweit der derzeitige Rechtsrahmen für Sicherheit und Haftung noch geeignet ist, die Benutzer zu schützen“, sagt das Dokument.
Bei der Bekanntgabe sagte die Präsidentin der Europäischen Kommission, Ursula von der Leyen, dass Europa seine Anstrengungen verstärken müsse, um eine wirklich digitale Wirtschaft zu schaffen und die riesige Menge an gesammelten Daten besser nutzen zu können.
Nachhaltigkeit muss höchste Priorität haben
Unternehmen, die sich eine Roadmap für Nachhaltigkeit zu eigen machen und ihre Ziele erreichen, werden mit besseren Leistungen und Gewinnen belohnt.
Im vergangenen Jahr vertrat Hanna Hennig, CIO von Siemens, auf dem Web Summit in Lissabon die Ansicht, dass die Bekämpfung des Klimawandels durch „eine Kombination verschiedener Technologien wie Elektrifizierung und erneuerbare Energien“ erreicht werden kann. Die anderen Technologien werden sich auf das Energiemanagement in Fabriken und Gebäuden beziehen.“
„Wenn man mit den Unternehmen, den berühmten, spricht, sagen sie immer, dass sie in den nächsten Jahren Nachhaltigkeit und eine Reduzierung der CO2-Emissionen erreichen wollen.“ Aber Hennig warnt: „Ich glaube, es gibt nicht so viele Unternehmen, die sich tatsächlich zu wirklich messbaren Zielen verpflichten.“
