Industrie 4.0

Wo liegen die Ursprünge der Industrie 4.0?

Der Begriff „Industrie 4.0“ wurde im Jahr 2011 von deutschen WissenschaftlerInnen geprägt, als diese mit der Entwicklung einer High-Tech-Strategie für die deutsche Regierung betraut waren. Dabei steht der Begriff für die aktuelle Phase der Industrialisierung, in der Maschinen miteinander, im Rahmen von Geschäftsprozessen und in der IT kommunizieren und interagieren können. So werden industrielle Prozesse noch effizienter, flexibler und können leichter an die jeweiligen Unternehmensanforderungen angepasst werden.

Die Industrie 4.0 folgt auf die Industrie 3.0 (Robotik und Automatisierung), Industrie 2.0 (Fließbandarbeit und Massenproduktion) und die Industrie 1.0 (Mechanisierung).

Welche Vorteile bringt die Industrie 4.0 mit sich?

Die Industrie 4.0, auch bekannt als die vierte industrielle Revolution (4IR) geht über intelligente Fertigung hinaus. Im Transport- und Verkehrswesen ermöglicht sie intelligentes Management des Verkehrs und die Entwicklung nachhaltigerer Systeme, welche die Umweltverschmutzung verringern, die Luftqualität verbessern und insgesamt zu einem gesünderen Planeten beitragen. Im Energiesektor unterstützt sie intelligente Stromnetze, die einen effizienteren, zuverlässigeren und nachhaltigeren Ansatz für die Energieversorgung ermöglichen. Davon profitieren sowohl Versorgungsunternehmen als auch die EndverbraucherInnen. In der Landwirtschaft ermöglicht die Industrie 4.0 präziseres Monitoring im Bereich Ackerbau und Viehzucht. Jede Branche, die vernetzte Assets, Sensoren und Erkenntnisse aus Daten nutzt, kann von der Industrie 4.0 profitieren.

Welche Technologie wird für die Industrie 4.0 benötigt?

Die Industrie 4.0 basiert auf cyberphysischen Systemen, bei denen physische Komponenten durch Software gesteuert werden. Im Zentrum dessen stehen Technologien zur sicheren Integration von Maschinen, Kontrollsysteme sowie Software, die cyberphysische Systeme und die Industrie 4.0 überhaupt erst möglich machen. Das industrielle Netzwerk ist der Schlüssel zu dieser Integration und ermöglicht Netzwerkverbindungen, Datenerfassung und Datenübertragung zu den entsprechenden Anwendungen. Die Analyse dieser Daten in Rechenzentren und Clouds kann wertvolle Einblicke bieten, die Unternehmen dabei helfen, betriebliche Probleme zu erkennen, den Betrieb zu optimieren und ungewollte Ausfallzeiten zu vermeiden.

Industrial Internet of Things (IIoT)

Das IIoT ist für die Industrie 4.0 essenziell. Es vernetzt Ausrüstung, Sensoren und andere Geräte über ein industrielles Netzwerk. So wird die Ermittlung, Umwandlung und Nutzung von Prozessdaten aus Quellen wie Maschinenbau, Fließbändern und Controllern erleichtert. Durch die Analyse relevanter Daten aus diesen Quellen können wertvolle Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie sämtliche Komponenten individuell und gemeinsam arbeiten. 

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Industrielle Netzwerke 

Industrielle Netzwerke sind essenziell für die Industrie 4.0 und stellen eine nahtlose Kommunikation zwischen OT, IT und Cloud-Ressourcen sicher. Netzwerke waren bereits ein zentraler Bestandteil der Industrie 3.0. In der Industrie 4.0 jedoch erlauben sie Datenflüsse mit extrem niedriger Latenz sowie enorme Kontrolle, und das völlig ortsungebunden (On-Premises, Remote-Rechenzentren sowie Private und Public Clouds). Bei solchen Netzwerken sind Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit, Flexibilität, Planbarkeit und Sicherheit von zentraler Bedeutung, um kritische Betriebsabläufe zu unterstützen. 

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Industrielle Cybersicherheit

Die Industrie 4.0 bietet aufgrund der eng vernetzten Systeme und der Abhängigkeit von Daten eine große Angriffsfläche für Cyberkriminelle. Industrielle Schutzmaßnahmen sind daher von größter Wichtigkeit, um vertrauliche Daten zu schützen, Störungen zu vermeiden und den Betrieb aufrechtzuerhalten. Einblicke in verbundene Assets, den Datenverkehr und bestehende Schwachstellen können für Segmentierungsrichtlinien, die Bedrohungserkennung und die Reaktion auf Bedrohungen verwendet werden.

Was ist OT-Sicherheit?        Mehr zu Sicherheit in der Industrie

Künstliche Intelligenz und Machine Learning

KI ist eine wichtige Technologie für die Industrie 4.0, die den Betrieb mithilfe von Datenanalysen revolutioniert und dazu beiträgt, fundiertere Entscheidungen zu treffen. Beispielsweise nutzen KI- und ML-Algorithmen historische Daten, um virtuelle Repräsentationen von Betriebsprozessen (digitale Zwillinge) zu erstellen. Diese Tools können Unternehmen dabei helfen, die Produktion zu optimieren, eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen, die Qualitätskontrolle zu verbessern, die Cybersicherheit zu maximieren und datengestützte Entscheidungen zu treffen.

„KI im Bereich der Netzwerktechnologie“ lesen

Wie können Unternehmen die Industrie 4.0 annehmen?

Die Annahme der Industrie 4.0 erfordert einen strategischen, schrittweisen Ansatz für die Integration fortschrittlicher digitaler Technologien in industrielle Prozesse.

Ein enges IT-/OT-Verhältnis

Ein gesundes Verhältnis zwischen IT- und OT-Teams (auch „IT/OT-Konvergenz“ genannt) ist enorm wichtig für den Erfolg in der Industrie von heute. Während die IT sich um die Datenintegrität, die Cybersicherheit und die Netzwerktechnologie kümmert, konzentrieren sich OT-Teams auf Sicherheit, Verfügbarkeit und Effizienz. Diese unterschiedlichen Prioritäten erschweren die Zusammenarbeit zwischen diesen beiden so gegensätzlichen und doch für die Systemeffizienz, Sicherheit und das Erreichen der Unternehmensziele so wichtigen Teams.

Wie unterscheiden sich OT und IT?        Geschäftsszenario zur IT-/OT-Zusammenarbeit ansehen

Schaffung einer zuverlässigen kabelgebundenen und kabellosen Netzwerkgrundlage

Eine solide Netzwerkgrundlage ist essenziell für einen effizienten, sicheren und zuverlässigen Betrieb. Hierfür wird für die Industrie geeignete Hardware benötigt sowie deterministische Performance, Ausfallsicherheit, Skalierbarkeit und Flexibilität. Industrielle Wireless-Netzwerke müssen eine niedrige Latenz sowie hohe Verfügbarkeit bieten ‒ und das trotz Problemen und Funkinterferenzen (Radio Frequency Interference, RFI). Darüber hinaus müssen kabelgebundene und kabellose Netzwerke so gemanagt werden, dass sie die Anforderungen an die Meetingperformance und die Verfügbarkeit erfüllen. 

Mehr zu Netzwerken für industrielle Automatisierung (PDF)

Durchsetzung starker Cybersicherheitsmethoden

Cybersicherheit im Betrieb schützt das gesamte betriebliche Ecosystem. Um eine Konvergenz zwischen IT und OT zu erreichen, ist eine zuverlässige Cybersicherheit mit umfassender Transparenz und schneller Reaktion über mehrere Domänen hinweg erforderlich. Einheitliche Security-Strategien, Threat-Intelligence und das Monitoring von IT und OT mithilfe eines integrierten Ansatzes sind dabei essenziell. Die Compliance mit Richtlinien wie NIS2 (PDF) und die Einhaltung von Standards wie ISA/IEC 62443 ist dabei ein Muss. Mit zertifizierten Geräten können Sicherheitsvorschriften leichter eingehalten werden. 

Mehr über die Absicherung des Betriebs (PDF)

Unterstützung von KI-Strategien

KI ist einer der Grundpfeiler der Industrie 4.0 und fördert Innovation, Effizienz und Transformation in diversen industriellen Sektoren. Eine zuverlässige OT- und IT-Netzwerkinfrastruktur zur Erfassung relevanter Prozessdaten und deren Übermittlung in beinahe Echtzeit zu KI-Anwendungen in Rechenzentren und Clouds ist daher von höchster Wichtigkeit. Die zuverlässige KI-Implementierung erfordert außerdem sowohl eine Big-Data-Plattform als auch fortschrittliche Algorithmen, um aussagekräftige Einblicke zu bieten.

KI erfolgreich einsetzen

Wie sieht die Zukunft der Industrie 4.0 aus?

Die Industrie 4.0 entwickelt sich durch technologische Fortschritte und Veränderungen des Marktes ständig weiter. Aktuelle Trends umfassen ausgeklügelte KI-/ML-Algorithmen, damit die Maschinen ganz eigenständig lernen und sich anpassen, sowie digitale Replikate zur Simulation, mehr Nachhaltigkeit und verbesserte Cybersicherheit. Die Industrie 4.0 verspricht enorme Vorteile in Sachen Produktivität, Effizienz und Innovation. So wird die Fertigung revolutioniert und es bieten sich neue Möglichkeiten sowohl für Unternehmen als auch für Angestellte.

Wird es eine Industrie 5.0 geben?

Die Vision der Industrie 5.0 rückt zunehmend in den Fokus von ForscherInnen, EntscheidungsträgerInnen und branchenführenden Unternehmen. Aufbauend auf den Entwicklungen der Industrie 4.0 betont die Industrie 5.0 vor allem den einzigartigen Mehrwert, den ArbeitnehmerInnen für das Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine bieten.

Darüber hinaus liegt hier ein verstärkter Fokus auf Nachhaltigkeit, der Reduzierung von Emissionen und der Schaffung einer ausfallsichereren, flexibleren Betriebsumgebung, die sich schnell an Störungen und andere Veränderungen anpasst.