Fassen Sie diesen Blogbeitrag wie folgt zusammen:
Anmerkung der Redaktion: Dieser Blogbeitrag beleuchtet das Wesen von Industrie 4.0 und legt gleichzeitig den Grundstein für die menschenzentrierte Zusammenarbeit, die Industrie 5.0 prägt. Erfahren Sie, wie diese Konvergenz fortschrittlicher Technologien und menschlicher Innovationen Branchen neu gestaltet und nachhaltigen, personalisierten und zielgerichteten Fortschritt fördert.
Stellen Sie sich Tony Stark aus Iron Man in seiner Hightech-Werkstatt vor. Sein KI-Assistent JARVIS kümmert sich um alles – er verwaltet seine Projekte, analysiert Daten und führt Simulationen durch. Es ist das perfekte Beispiel für das, wofür Industrie 4.0 steht: Automatisierung, Effizienz und Maschinen, die das tun, was einst Menschen taten, nur schneller und präziser. Doch dann merkt Tony, dass etwas fehlt. Er will nicht nur, dass Maschinen Aufgaben erledigen; er will, dass sie mit ihm zusammenarbeiten und ihm helfen, kreativ zu denken und Probleme auf eine Weise zu lösen, wie es nur Menschen können. Dieser Wandel markiert den Beginn von Industrie 5.0.
Industrie 4.0 brachte uns intelligente Fabriken, in denen Maschinen und Systeme nahtlos miteinander kommunizieren. Geschwindigkeit und Präzision standen im Vordergrund. Doch im Eifer der Automatisierung ging der menschliche Faktor mitunter verloren. Industrie 5.0 will das ändern. Es geht darum, den Menschen wieder in den Mittelpunkt zu rücken – nicht um Maschinen zu ersetzen, sondern um mit ihnen zusammenzuarbeiten und so das Beste aus beiden Welten zu vereinen.
Der Übergang von Industrie 4.0 zu 5.0 markiert den Beginn einer neuen industriellen Revolution, in der Technologie zum Verbündeten bei der Lösung komplexer Probleme wird und dabei Nachhaltigkeit, Personalisierung und Menschlichkeit in den Mittelpunkt stellt. Ähnlich wie Tony Stark auf seinem Weg erkennen Unternehmen die Kraft nutzerzentrierter Innovationen und kommen so einer Zukunft näher, in der Technologie und Menschlichkeit Hand in Hand gehen.
Industrie 5.0 stellt keine weitere industrielle Revolution dar, sondern erweitert die Technologien der Industrie 4.0 durch eine verstärkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter.
Mit Industrie 5.0 werden die neun Säulen von Industrie 4.0 erweitert durch das Bestreben, menschliche Kreativität und Wohlbefinden in den Mittelpunkt der Industrie zu stellen – die Effizienz und Geschwindigkeit der Maschinentechnologien mit dem Talent und der Innovationskraft der menschlichen Partner zu vereinen.
Während wir die Fortschritte von Industrie 4.0 unterstützen, ist es entscheidend zu erkennen, wie diese industrielle Revolution die Grundlage für Industrie 5.0 schuf, in der der Fokus von der Automatisierung auf die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine verlagert wird. Industrie 4.0 verbessert Fertigungsprozesse, Umsatzwachstum und Geschäftsabläufe durch Technologien wie generative KI, Roboter und Sensoren, Industrie 5.0 nutzt diese Innovationen, um Entscheidungsfindung und menschliche Kreativität zu fördern.
Laut McKinsey führt die Integration von Technologien wie GenAI in Industrie 4.0 zu entscheidenden Produktivitätssteigerungen, beispielsweise einer Senkung der F&E-Kosten um 10–15 %. Industrie 5.0 baut darauf auf, indem sie Personalisierung, Effizienz, Mensch-Maschine-Interaktion und Nachhaltigkeit miteinander verbindet.
Der Einsatz von Technologien wie Robotik, mobilen Geräten und Vernetzung verbessert die Produktentwicklung in der Industrie 4.0 und ebnet den Weg für die Vision der Industrie 5.0 von maßgeschneiderten Lösungen und Erlebnissen. Durch die Integration menschlicher Fähigkeiten mit fortschrittlicher KI gewährleistet die Industrie 5.0 intelligentere, anpassungsfähigere und nachhaltigere Systeme.
Während wir die Kernpfeiler der Industrie 4.0 untersuchen, wollen wir uns ansehen, wie diese sich weiterentwickeln werden, um eine menschenzentrierte, widerstandsfähige und umweltbewusste Zukunft der Industrie 5.0 zu gestalten.
Die neun Säulen von Industrie 4.0 sind Fortschritte, die die digitale und die physische Welt verbinden und autonome sowie intelligente Systeme ermöglichen. Lieferketten und Unternehmen nutzen bereits einige dieser innovativen Technologien, doch die vollständige Umsetzung von Industrie 4.0 erfolgt erst im Zusammenspiel.
1. Big Data und Analytik
Künstliche Intelligenz (KI) in der Industrie 4.0, basierend auf industriellen Daten und Analysen, hat sich in der Fertigungsindustrie erst kürzlich etabliert. Dort optimiert sie die Produktionsqualität, verbessert die Anlagenwartung und spart Energie. Big-Data-Analysen in der Industrie 4.0 stehen im Kontext der umfassenden Auswertung und Erfassung von Daten aus verschiedensten Quellen – Produktionsanlagen, Systemen, Organisations- und Content-Management-Systemen (CMS) –, die zum Standard für die Entscheidungsfindung in Echtzeit werden.
Infineon Technologies, ein Halbleiterhersteller, konnte beispielsweise Produktfehler reduzieren, indem er Einzelchip-Daten aus der Testphase am Ende des Produktionsprozesses mit Prozessdaten aus der Wafer-Statusphase zu Beginn des Prozesses korrelierte. So halfen ihm die Analytikverfahren von Industrie 4.0, schnell Muster zu erkennen, die es ihm ermöglichten, fehlerhafte Chips frühzeitig im Produktionsprozess auszusortieren und die Produktqualität zu verbessern.
2. Autonome Roboter
Hersteller in zahlreichen Branchen setzen Roboter bereits für komplexe Aufgaben ein, doch nun entwickeln sie sich hin zu einem umfassenderen Nutzen. Sie werden flexibler, autonomer und kooperativer. Dadurch können sie sicher mit Menschen interagieren, zusammenarbeiten und von ihnen lernen. Diese Roboter und Analyse-Chatbots werden wirtschaftlich sein und über ein deutlich breiteres Leistungsspektrum verfügen als die heute in der Fertigung eingesetzten Systeme.
Der europäische Roboterhersteller KUKA bietet beispielsweise autonome, interagierende Roboter an. Diese Roboter sind vernetzt, arbeiten zusammen und passen ihre Aktionen automatisch an das nächste unfertige Produkt in der Produktionslinie an. Steuereinheiten und hochwertige Sensoren ermöglichen eine enge Zusammenarbeit mit dem Menschen.
3. Industrielles Internet der Dinge (IIoT)
Aktuell sind nur einige Maschinen und Sensoren eines Herstellers vernetzt und nutzen eingebettete Systeme. Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) ist so zentral für Industrie 4.0, dass die beiden Begriffe synonym verwendet werden. Die meisten physischen Objekte in Industrie 4.0 – Geräte, Maschinen, Roboter, Produkte, Anlagen – nutzen Sensoren, um Echtzeitdaten über ihre Leistung, ihren Zustand oder ihren Standort zu liefern.
Diese Technologie ermöglicht es Unternehmen, reibungslosere Lieferketten zu betreiben, Produkte schnell anzupassen und zu entwickeln, stets über die Verbraucherpräferenzen informiert zu sein, Geräteausfälle zu vermeiden, Produkte und Lagerbestände zu verfolgen und vieles mehr.
Der Antriebs- und Steuerungssystemanbieter Bosch Rexroth hat eine Produktionsstätte für Ventile mit einer dezentralen und teilautomatisierten Fertigung ausgestattet. Die Produkte werden mittels Identifikationscodes, Funkfrequenzen und Arbeitsstationen identifiziert, um die jeweils erforderlichen Fertigungsschritte zu ermitteln und die Prozesse an die jeweilige Aufgabe anzupassen.
4. Simulation/Digitaler Zwilling
Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Simulation eines realen Produkts, einer Maschine, eines Systems oder Prozesses auf Basis von IoT-Sensordaten. Obwohl die Begriffe oft synonym verwendet werden, unterscheiden sich digitale Zwillinge und Simulationen insofern, als ein digitaler Zwilling Echtzeitdaten (von Sensoren) nutzt und mehrere Simulationen durchführt. Er ermöglicht Unternehmen eine bessere Analyse, ein besseres Verständnis und eine optimierte Wartung und Leistung von Produkten und industriellen Systemen. Dank Hochleistungsrechnern für komplexe Simulationen können Hersteller virtuelle Nachbildungen von Produkten und Fabriken in Echtzeit erstellen. Künstliche Intelligenz (KI) erweitert diese Möglichkeiten und verknüpft die Vorhersagbarkeit mit praktischer Anwendung. So kann beispielsweise ein Anlagenbetreiber mithilfe eines digitalen Zwillings ein bestimmtes defektes Bauteil identifizieren. In Kombination mit KI lassen sich potenzielle Probleme vorhersagen und die Anlagenverfügbarkeit verbessern.
Der deutsche Werkzeugmaschinenhersteller Siemens entwickelte eine virtuelle Maschine, die die Bearbeitung von Teilen anhand der Daten der physischen Maschine simulieren kann. Dadurch konnte die Rüstzeit für den eigentlichen Bearbeitungsprozess um bis zu 80 Prozent reduziert werden.
5. Erweiterte Realität
Systeme auf Basis von Augmented Reality unterstützen verschiedene Dienste, beispielsweise das Versenden von Reparaturanweisungen über mobile Geräte und die Auswahl von Ersatzteilen im Lager. Diese Systeme stecken zwar noch in den Kinderschuhen, doch in Zukunft werden Unternehmen AR deutlich breiter einsetzen, um Mitarbeitern Echtzeitinformationen zur Verfügung zu stellen und so Entscheidungsfindung und Arbeitsabläufe zu optimieren.
Siemens hat beispielsweise für seine Comos-Software ein virtuelles Anlagenbediener-Schulungsmodul entwickelt, das eine realistische, datenbasierte 3D-Umgebung mit AR-Brillen nutzt, um das Anlagenpersonal im Umgang mit Notfällen zu schulen.
6. Additive Fertigung
Unternehmen setzen zunehmend additive Fertigungsverfahren wie den 3D-Druck ein, vorwiegend zur Herstellung einzelner Bauteile und Prototypen. Als eine der Schlüsselkomponenten von Industrie 4.0 werden diese additiven Fertigungsmethoden voraussichtlich weit verbreitet sein, um Kleinserien kundenspezifischer Produkte herzustellen, die Vorteile wie hohe Leistung, geringes Gewicht und vieles mehr bieten.
Beispielsweise nutzen Luft- und Raumfahrtunternehmen additive Fertigungsverfahren, um neue Konstruktionen zu entwickeln, die das Gewicht von Flugzeugen reduzieren und die Kosten für Rohstoffe wie Titan senken.
Darüber hinaus wird KI die Fertigung von Zusatzstoffen grundlegend verändern. Von proaktiver Qualitätssicherung und Fehlererkennung bis hin zur vorausschauenden Wartung ermöglicht KI eine höhere Effizienz bei Wartung und Lagerhaltung. Dies unterstützt Hersteller bei der Umstellung von proaktiver Qualitätssicherung auf vorausschauende Wartung. Die vorausschauende Wartung hilft ihnen zudem, den Lebenszyklus von Anlagen zu analysieren und den Wartungsbedarf anhand historischer Daten zu antizipieren.
7. Cybersicherheit
Zahlreiche Unternehmen verlassen sich nach wie vor auf unverbundene oder geschlossene Produktions- und Managementsysteme. Mit dem Einsatz standardisierter Kommunikationsprotokolle und der zunehmenden Vernetzung im Zuge von Industrie 4.0 steigt der Bedarf, Fertigungslinien und kritische Industriesysteme vor Cyberangriffen zu schützen, drastisch an. Daher sind zuverlässige und sichere Kommunikations- und Zugriffsmanagementsysteme für Maschinen und Benutzer unerlässlich.
Im Laufe des letzten Jahres haben sich verschiedene Anbieter von Industrieausrüstung durch Partnerschaften oder Übernahmen mit Cybersicherheitsunternehmen zusammengeschlossen.
8. Cloud Computing
Cloud Computing ist der entscheidende Wegbereiter der digitalen Transformation. Heutzutage bietet Cloud-Technologie weit mehr als Skalierbarkeit, Geschwindigkeit, Kosteneffizienz und Speicherplatz. Sie bildet die Grundlage für modernste Technologien – von KI und ML bis hin zum Internet der Dinge (IoT) – und ermöglicht Unternehmen eine effiziente Organisation. Die Daten, die die Cloud-Computing-Technologien von Industrie 4.0 antreiben, befinden sich in den cyber-physischen Systemen, und die Cloud, das Herzstück von Industrie 4.0, wird zur Koordination und Kommunikation genutzt.
Als Experten für die Bereitstellung umfassender Azure-Cloud-Lösungen haben wir festgestellt, dass Unternehmen, die auf leistungsstarke Cloud-Computing-Lösungen setzen, von Skalierbarkeit, Geschwindigkeit, Kosteneffizienz und verbessertem Speicherplatz profitieren.
9. Horizontale und vertikale Systemintegration
Die meisten Funktionen im Unternehmen sind noch nicht vollständig integriert. Dafür ist eine durchgängige Transparenz von den Produktionsanlagen über die Produkte bis hin zur Automatisierung erforderlich. Derzeit mangelt es den meisten IT-Systemen in der Fertigung jedoch an einer vollständigen Integration. Aus diesem Grund sind Unternehmen, Kunden und Lieferanten selten eng miteinander vernetzt.
Aktuell sind die meisten IT-Systeme nicht vollständig integriert. Organisationen, Kunden und Lieferanten sind selten eng miteinander verknüpft. Die Funktionen innerhalb der Organisation sind nicht vollständig integriert. Von den Produktionsanlagen über die Produkte bis hin zur Automatisierung – es fehlt an einer umfassenden Integration.
Doch mit den Technologien von Industrie 4.0 werden Organisationen, Funktionen, Abteilungen und Kompetenzen deutlich widerstandsfähiger, da organisationsübergreifende, universelle Datenintegrationsnetzwerke entstehen und eine vollständig automatisierte Wertschöpfungskette ermöglichen. Dafür erkennen die Menschen den Bedarf an einer Plattform, die vernetzte Planung und Zusammenarbeit erleichtert.
Nehmen wir ein Beispiel: Boost AeroSpace und Dassault Systèmes haben eine Kollaborationsplattform entwickelt, die als gemeinsamer Arbeitsbereich für die Zusammenarbeit in Fertigung und Konstruktion dient und als Service in einer privaten Cloud verfügbar ist. Sie übernimmt alle komplexen Aufgaben beim Austausch von Produkt- und Produktionsdaten zwischen mehreren Partnern.
Sind Sie es leid, dass Datensilos Ihren Planungsprozess behindern? Erfahren Sie, wie Polestar Analytics Unternehmen mit vernetzten Planungslösungen unterstützt.
Industrie 5.0 bedeutet keine neue industrielle Revolution, sondern erweitert die Technologien der Industrie 4.0 durch eine engere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter. Die neun genannten Säulen werden in der heutigen Zeit weiter ausgebaut, wobei die Integration menschlicher Kreativität und des menschlichen Wohlbefindens in den Mittelpunkt der Industrie rückt – um die Vorteile maschineller Technologien mit dem Erfindungsreichtum des Menschen zu vereinen.
Hier sind einige Schlüsselprinzipien, die Industrie 5.0 definieren:
Quelle #1 Ein menschenzentrierter Ansatz
Dies ist eine der Hauptsäulen von Industrie 5.0. Anstatt menschliche Arbeitskräfte durch Maschinen zu ersetzen, konzentriert sich dieser neue Ansatz auf die Integration und den Ausgleich der Fähigkeiten beider. Künstliche Intelligenz und Automatisierung werden als Ergänzung menschlicher Fähigkeiten und Fertigkeiten wie kritisches Denken, Kreativität und Problemlösungskompetenz gesehen.
#2 Nachhaltigkeit und soziale Verantwortung
Das Bekenntnis zu Nachhaltigkeit und sozialer Verantwortung ist grundlegend für Industrie 5.0. Datenanalyse und -erfassung sind von großer Bedeutung für eine nachhaltigere Produktion, da sie die Qualitätskontrolle, die Optimierung von Produktionszyklen und die Abfallreduzierung ermöglichen.
Unternehmen sind zunehmend bestrebt, ihre Umweltbelastung durch die Einführung saubererer und effizienterer Produktionsverfahren zu reduzieren. Industrie 5.0 zielt außerdem darauf ab, inklusive und sichere Arbeitsbedingungen zu schaffen und die Gleichstellung am Arbeitsplatz zu fördern.
#3 Resilienz
Resilienz und die Fähigkeit, schnell und flexibel auf Veränderungen zu reagieren, gehören zu den Grundprinzipien der Industrie 5.0. Dazu gehört die Fähigkeit von Organisationen, sich an wirtschaftliche, ökologische oder technologische Veränderungen anzupassen und sich davon zu erholen.
Hierfür müssen Organisationen Strategien anwenden, die ihre Agilität und Flexibilität erhöhen und es ihnen ermöglichen, schnell auf unerwartete Ereignisse oder Veränderungen der Marktdynamik zu reagieren.
Die durch Industrie 4.0 geförderte Vernetzung eröffnet vielversprechende Möglichkeiten. Der CTO und Mitgründer von Universal Robots erklärte: „Industrie 5.0 wird die Fabrik zu einem Ort machen, an dem kreative Menschen arbeiten und ein individuelleres und menschlicheres Erlebnis für Mitarbeiter und Kunden schaffen können.“ Schätzungen zufolge werden durch die Vernetzung von Mensch und Maschine im Zuge von Industrie 5.0 bis 2025 über 60 % der Branchen Fertigung, Logistik und Lieferketten, Landwirtschaft sowie Bergbau und Öl- und Gasindustrie Chief Robotics Officers beschäftigen.
Industrie 4.0 ist daher mehr als nur Technologie. Es geht um grundlegende Veränderungen in der Fertigung. Neben den neuesten Technologien entstehen neue Fertigungsindustrien und -prozesse. Es geht darum, Neues zu schaffen, neue Produkte zu entwickeln und Fähigkeiten bereitzustellen, die vor wenigen Jahren noch undenkbar waren.