Die wichtigsten Industrie 4.0-Trends, die Hersteller 2020 im Blick behalten sollten

Laut einer BDO-Benchmarking-Studie aus dem Jahr 2019 betrachten sich 99 % der Führungskräfte im produzierenden Mittelstand als einigermaßen vertraut mit Industrie 4.0-Trends, obwohl nur 5 % über eine entsprechende Strategie verfügen.

Industrie 4.0, oft als vierte industrielle Revolution bezeichnet, konzentriert sich auf vernetzte, cyber-physische Fertigungssysteme, die fortschrittliche Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), Cloud-Computing und das Internet der Dinge (IoT) nutzen.

Da diese technologischen Entwicklungen jedes Jahr rasant voranschreiten, müssen Unternehmen sorgfältig abwägen, welche Investitionen das größte Potenzial zur Steigerung von Produktivität und Rentabilität bieten.

In diesem Beitrag untersuchen wir die wichtigsten Industrie 4.0-Trends in der Fertigung für das Jahr 2020, darunter Artificial Intelligence of Things (AIoT), Qualitäts-4.0, 5G und Virtual Reality (VR).

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AIoT ist die neue Grenze

Einer der wichtigsten Industrie 4.0-Trends, den Hersteller auf dem Radar haben sollten, ist die Konvergenz von Internet der Dinge (IoT) und künstlicher Intelligenz (KI), auch bekannt als Artificial Intelligence of Things (AIoT). Laut Gartner werden bis 2022 schätzungsweise über 80 % der IoT-Initiativen KI einbinden, verglichen mit nur 10 % heute.

KI hebt das IoT in zweierlei Hinsicht auf die nächste Stufe. Erstens werden mit KI ausgestattete IoT-Sensoren zu intelligenten Sensoren, die nicht nur Daten erfassen und senden, sondern auch Entscheidungen treffen können. Zweitens ermöglicht es KI Unternehmen, aus den riesigen Datenmengen, die von IoT-Sensoren bereitgestellt werden, schneller wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen.

Der AIoT-Vorreiter SAS setzt diese Technologie sowohl in der Automobil- als auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie ein, indem er KI-gestützte Remote-Sensoren für die Früherkennung und automatische Diagnose drohender Bauteilausfälle nutzt. Neben der Verkürzung der Bereinigungszeiten für Daten hat der Einsatz von KI bei Flugdaten seinem Luft- und Raumfahrtkunden Lockheed Martin innerhalb von drei Monaten mehr als 1.400 Stunden Ausfallzeit eingespart.

Der Fokus auf Qualitäts-4.0 intensiviert sich

Qualitäts-4.0 wendet die Werkzeuge der digitalen Transformation aus Industrie 4.0 auf Qualitätsherausforderungen an, um Zuverlässigkeit und Leistung zu verbessern. LNS Research hat ausführlich über Qualitäts-4.0 geschrieben und festgestellt, dass sich das Feld inzwischen so weit entwickelt hat, dass es zu den wichtigsten Anwendungsfällen für Industrie 4.0 gehört.

Beispiele dafür, wie führende Hersteller diesen Trend nutzen, um die Qualität durch digitale Transformation zu verbessern, umfassen:

Einsatz von vorausschauender Qualitätsanalytik zur Prognose von Veränderungen in der Fertigungsqualität
Ausstattung neuer Produkte mit Sensoren zur Qualitätsüberwachung, um die Einführung neuer Produkte (NPI) zu verbessern
Einsatz von KI zur automatischen Erkennung von materialwidrigen Abweichungen außerhalb der Spezifikation und Einleitung von Korrekturen
Nutzung automatisierter Software zur Überprüfung der Konformität mit Standards und zur Echtzeitanalyse von Ursachen für Prozessfehler

AR und VR sind der Schlüssel zur Schließung der Qualifikationslücke

Ein Bericht von Deloitte und dem Manufacturing Institute aus dem Jahr 2018 prognostiziert, dass bis 2028 2,4 Millionen Arbeitsplätze in der Fertigung unbesetzt bleiben werden. Nicht nur der Eintritt der Babyboomer in den Ruhestand hinterlässt Vakanzen, sondern dies bedeutet auch einen Zustrom weniger erfahrener Arbeitskräfte. Tatsächlich zeigen Daten des U.S. Bureau of Labor Statistics, dass die durchschnittliche Beschäftigungsdauer von Produktionsmitarbeitern heute bei nur fünf Jahren liegt.

Für Unternehmen bedeutet dies, dass sie mehr Zeit und Geld in die Schulung der Mitarbeiter investieren müssen, um sicherzustellen, dass diese über die erforderlichen Kompetenzen verfügen, um ihre Aufgaben sicher und effektiv zu erfüllen. Headsets für Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR), die interaktive Schritt-für-Schritt-Anleitungen und Live-Feedback bieten, können helfen, diese Lücke zu schließen und Mitarbeiter schneller einzuarbeiten, wodurch die Kosten gesenkt und die Produktivität für Hersteller gesteigert wird.

Das Ergebnis sind laut Control Engineering um 37 % kürzere Schulungszeiten, ein um 75 % geringerer Zeitaufwand für die Dokumentation von Arbeitsanweisungen und eine Reduzierung der Montagezeit um volle 50 %.

Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von AR-Geräten wie Datenbrillen durch Instandhaltungstechniker, die wichtige Kennzahlen wie das Datum der letzten Wartung und überfällige Reparaturen anzeigen. GE Aviation verwendet beispielsweise intelligente Schutzbrillen in Kombination mit WLAN-vernetzten Drehmomentschlüsseln, um ein optimales Anziehen der Schrauben während der Fertigung und Instandhaltung sicherzustellen. Dadurch werden Fehler reduziert und die Effizienz um 12 % gesteigert.

5G eröffnet neue Möglichkeiten für die Smart Factory

5G verspricht ein Katalysator für die digitale Transformation zu sein, indem es ultraschnelle und extrem zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz (URLLC) mit vernetzten Geräten in der Fertigungsumgebung kombiniert. Allerdings ist zusätzliche Hardware wie Signalverstärker erforderlich, da die hohen Geschwindigkeiten von 5G mit kürzeren Wellenlängen einhergehen, die keine Wände durchdringen können.

Derzeit verfügen viele Werke über ein lückenhaftes WLAN, weshalb die Offline-Funktionalität für die Nutzung digitaler Tools wie mobiler Audit-Software für die Fertigung unerlässlich ist. Mit der weiteren Einführung von 5G in neuen Regionen dürfte diese Technologie die nächste Welle der Industrie-4.0-Einführung vorantreiben.

Gleichzeitig wachsen die Bedenken hinsichtlich der Risiken für geistiges Eigentum in der Fertigung. Insbesondere Hersteller mit Regierungsaufträgen können Risiken minimieren, indem sie mit Softwareanbietern zusammenarbeiten, die eine erweiterte Cloudsicherheit durch die GovCloud-Plattform von Amazon und die fedRAMP-Zertifizierung bieten.

Der Einstieg in Industrie 4.0

Die Kundenerwartungen sind heute weitaus anspruchsvoller als noch vor fünf Jahren. Die wachsende Komplexität in der Fertigung und die beschleunigte digitale Transformation bedeuten, dass Hersteller härter denn je arbeiten müssen, um die Kundenerwartungen hinsichtlich pünktlicher Lieferung und Fehlerfreiheit zu erfüllen. Und während die Technologie von Industrie 4.0 zweifellos den Schlüssel zur Lösung von Qualitätsproblemen darstellt, haben viele Unternehmen diesen geschäftskritischen Weg noch nicht angetreten.

Die Herausforderung von Industrie 4.0 besteht nicht nur in neuen Investitionsausgaben. Sie erfordert von Herstellern auch, zu Experten für Digitalisierung zu werden – keine leichte Aufgabe für Organisationen, die ohnehin schon Experten in einer Vielzahl von Fertigungsprozessen sein müssen. Glücklicherweise können Hersteller die Vorteile der digitalen Transformation durch benutzerfreundliche Qualitätssoftware realisieren, die auf Abruf tiefe Einblicke zur Steigerung der Anlagenleistung bietet.

Es ist leicht zu erkennen, dass das Verfolgen der digitalen Transformation großes Potenzial birgt. Diese Initiativen tatsächlich umzusetzen, ist jedoch eine ganz andere Herausforderung. Das Wichtigste ist, irgendwo anzufangen – und sei es nur mit einem Pilotprojekt –, um während des Lernens und Wachsens entsprechende Anpassungen vorzunehmen.