5 Trends für Industrie 4.0: So arbeitet die Fabrik der Zukunft

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Während die Corona-Pandemie den persönlichen und beruflichen Alltag in vielen Fällen auf den Kopf gestellt hat, bescherte sie der Digitalisierung einen deutlichen Aufschwung. Welche fünf Trends für die Industrie 4.0 uns in den nächsten Jahren weiter begleiten werden, lesen Sie hier.

Es ist mittlerweile unverzichtbar geworden, flexible Produktionssysteme autonomer zu machen. Dadurch wird Ingenieuren die Möglichkeit gegeben, das Verhalten der Anlagen anhand von Simulationen zu validieren, nicht nur in Testdurchläufen vor Ort. Das ist ein Aspekt, der uns auch nach Abklingen der Pandemie erhalten bleiben wird. Die folgenden fünf Trends für Industrie 4.0 werden uns in den nächsten Jahren begleiten:

1. KI-Projekte werden in der Industrie 4.0 wirtschaftlich erfolgreich

Während Künstliche Intelligenz (KI) durch Smartphones, Fitnesstracker oder sonstige Smart Assistants Einzug in die eigenen vier Wände gehalten hat, hat die verarbeitende Industrie gerade erst begonnen, ernsthaft über die Integration von KI nachzudenken. Die Produktionslinie der Zukunft wird sich jedoch in hohem Maße auf KI stützen, wenn es um automatische Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), visuelle Qualitätsprüfung und die Optimierung von Fertigungsprozessen geht. KI wird der Vision einer vollautomatischen Fabrik den Weg ebnen, die flexibel Waren in kleinen Produktionsmengen herstellt – bis hin zu "Losgröße Eins".

In den nächsten Jahren werden neue KI-basierte Applikationen auf den Markt kommen, die nicht nur technologisch interessant, sondern auch wirtschaftlich relevant sein werden. Letztendlich wird KI flexiblere und leistungsstärkere Maschinen-Software ermöglichen, die durch herkömmliche Programmierung nicht möglich wäre.

2. Die Funktionalität von Maschinen wird in der Simulation validiert

Die steigende Komplexität von Maschinensoftware sowie die fortschreitende Modularisierung moderner Produktionsanlagen haben dazu geführt, dass im Vorfeld immer weiterreichende Simulationen erforderlich sind. Die Tatsache, dass der internationale Reiseverkehr zu Inbetriebnahme- oder Servicezwecken in diesen Tagen deutlich zurückgegangen oder in einigen Fällen sogar zum Erliegen gekommen ist, verstärkt diesen Trend.

Funktionstests von Produktionsanlagen in der Industrie 4.0 werden zukünftig mit umfassenden Modellen zur Simulation und zur virtuellen Inbetriebnahme durchgeführt. Die Fabrik der Zukunft wird zweimal aufgebaut – erst virtuell, dann physisch. Ein digitales Abbild, das kontinuierlich mit Live-Daten gespeist wird, wird während der gesamten Lebensdauer der Maschine als digitaler Zwilling Auskunft über deren Zustand geben, was letztendlich Einsätze vor Ort zur Ausnahme machen wird.

3. Verschmelzung von Produktionshalle und Büro

Durch die Verbindung von modularisierten Maschinen über standardisierte Protokolle wie OPC UA TSN oder den Wechsel von Kabelverbindungen hin zu drahtlosen Protokollen wie 5G wird auch der IT-Bereich eine Veränderung erleben. Programme, die auf Industrie-Steuerungen, Edge-Geräten und Cloud-Systemen laufen, werden noch enger mit Apps und Dashboards zusammenarbeiten und schließlich den Fertigungsbereich und den Bürobereich verschmelzen lassen.

Zunehmend leistungsfähigere Hardwaresysteme werden nicht nur die Ausführung komplexer KI-Algorithmen auf Produktionsgeräten ermöglichen, sondern auch eine neue Ebene der Mensch-Maschine-Interaktion durch die automatisierte Verarbeitung von Textdaten und Spracherkennung einleiten. In der Konsumgüterindustrie ist diese mit intelligenten Sprachassistenten bereits weit verbreitet.

4. Roboter und autonome Systeme automatisieren die Produktion

Die flexible Produktion in der Fabrik der Zukunft erfordert Roboter und autonome Handhabungssysteme, um sich schneller an wechselnde Anforderungen anzupassen. Während das klassische Programmieren und Trainieren von Robotern nicht dazu geeignet ist, das System auf die Verarbeitung von großen und schnell wachsenden Mengen unterschiedlicher Güter vorzubereiten, werden Handhabungsgeräte dies in Zukunft durch Reinforcement Learning und andere KI-Techniken automatisch lernen. Die Voraussetzungen dafür – hohe Rechenleistung und große Datenmengen – sind in den letzten Jahren geschaffen worden.

5. Industrie 4.0: Mehr Möglichkeiten für Ingenieure mit erweitertem Domänenwissen

Nachdem dieses Jahr gezeigt hat, wie wichtig Digitalisierung ist, werden die nächsten Jahre offenbaren, wer für die Fabrik der Zukunft bereit ist und wer nicht. Unternehmen, die sich erfolgreich den Herausforderungen und Chancen einer zunehmend digitalen und virtuellen Welt stellen, werden dies mit Teams aus Ingenieuren mit erweiterten Domänenkenntnissen tun, d.h. mit solchen, die in der Lage sind, Domänenwissen mit Fachkenntnissen in Technologie und Tools von Unternehmen wie MathWorks zu kombinieren. Um für eine Zukunft gerüstet zu sein, in der Industrie 4.0 nur der Anfang ist, müssen Unternehmen, die Industrieanlagen bauen und betreiben, deshalb ihre Stellenausschreibungen überarbeiten und Ingenieure mit einem vollkommen veränderten Anforderungsprofil einstellen.

Philipp H. F. Wallner ist Industry Manager, Industrial Automation & Machinery bei MathWorks.

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