Индустрия 4.0

Индустрия 4.0 - это название будущего проекта по комплексной оцифровке промышленного производства с целью его лучшего оснащения в будущем.

Этот термин восходит к исследовательскому союзу федерального правительства Германии и одноименному проекту в высокотехнологичной стратегии федерального правительства; это также относится к исследовательской платформе . Промышленное производство должно быть увязано с современными информационными и коммуникационными технологиями. Технической основой для этого являются интеллектуальные системы, объединенные в цифровую сеть. С их помощью должно быть возможно самоорганизованное производство: люди, машины, системы, логистика и продукты общаются и напрямую взаимодействуют друг с другом в Индустрии 4.0. Сетевое взаимодействие должно позволять оптимизировать не только один этап производства, но и всю цепочку создания стоимости. Сеть также должна включать все фазы жизненного цикла продукта - от идеи продукта до разработки, производства, использования и обслуживания до утилизации.

описание

Название Индустрия 4.0 призвано выразить цель инициирования четвертой промышленной революции :

• Первая промышленная революция заключалась в механизации с использованием энергии воды и пара; это последовало
• вторая промышленная революция , характеризуется массовым производством с помощью сборочных линий и электрической энергии, а затем
• третья промышленная революция или цифровая революция с использованием электроники и информационных технологий (особенно программируемого логического контроллера и станка с ЧПУ ) для автоматизации производства.

Термин «4.0» относится к нумерации версий, которая является обычной для программных продуктов . В случае серьезных изменений программного обеспечения говорят о новой версии , при этом первая цифра номера версии увеличивается на единицу, а вторая цифра сбрасывается до нуля.

Критикуется и выбор сроков. Термины первая , вторая и третья промышленные революции исторически формировались в ретроспективе. Обозначение 4.0 предназначено для ссылки на предыдущие революции и предназначено для обозначения того, что изменение будет иметь то же значение. Автор Вольфганг Халанг критикует самопровозглашенное заявление о четвертой промышленной революции как «тщательно взвешенное и сомнительное» и ссылается на Райнера Драта: «Примечателен тот факт, что промышленная революция впервые провозглашается еще до того, как она произошла. место". Поскольку технологической основой является микроэлектроника и, следовательно, она не изменилась по сравнению с третьей промышленной революцией, промышленный исследователь Хартмут Хирш-Крайнсен говорит о «второй фазе оцифровки».

С другой стороны, выбранные термины лаконичны и подчеркивают большое значение цифровых изменений. Он также все чаще используется на других языках. Этот термин используется даже в других специализированных областях, таких как Б. Медицина 4.0 .

Принципы организационного дизайна

Индустрия 4.0 - это концепция организационного дизайна, состоящая из четырех основных принципов организационного дизайна. Эти принципы помогают компаниям определять и внедрять сценарии Индустрии 4.0.

• Сеть: машины, устройства, датчики и люди могут подключаться друг к другу и общаться через Интернет вещей или Интернет людей.
• Информационная прозрачность: данные датчиков расширяют информационные системы цифровых заводских моделей для создания виртуального образа реального мира.
• Техническая помощь: системы помощи поддерживают людей с помощью агрегированной, визуализированной и понятной информации. Таким образом можно принимать обоснованные решения и быстрее решать возникающие проблемы. Кроме того, людям оказывается физическая поддержка при выполнении напряженной, неприятной или опасной работы.
• Децентрализованные решения: киберфизические системы способны принимать независимые решения и выполнять задачи максимально автономно. Только в исключительных случаях, например, в случае сбоев или противоречивых целей, они передают задачи вышестоящей инстанции. Оптимальная степень автономности зависит от различных факторов.

История и актеры

Этот термин был придуман Хеннингом Кагерманом , Вольфом-Дитером Лукасом и Вольфгангом Вальстером и впервые представлен публике в 2011 году на Ганноверской ярмарке. В октябре 2012 г. федеральному правительству были даны рекомендации по реализации. 14 апреля 2013 г. на Ганноверской ярмарке был представлен заключительный отчет Рабочей группы «Индустрия 4.0» «Рекомендации по реализации будущего проекта Индустрии 4.0 ». Рабочую группу возглавили Зигфрид Дайс ( Robert Bosch GmbH ) и Хеннинг Кагерманн ( acatech ).

Бесперебойная связь датчика с Интернетом - необходимое условие для Индустрии 4.0.

Ответственная группа промоутеров исследовательского союза оставалась активной даже после представления отчета, в том числе: в рабочей группе Industry 4.0 одноименной платформы Industrie 4.0 , объединяющей отраслевые ассоциации Bitkom , VDMA и ZVEI . Платформа «Индустрия 4.0» с тех пор была расширена и теперь находится под руководством Федерального министерства экономики и энергетики (BMWi), а также образования и науки (BMBF). Целью платформы является дальнейшее развитие контента, связанного с термином «Индустрия 4.0», в диалоге с профсоюзами, бизнес-ассоциациями, компаниями, наукой и политиками.

важность

Для промышленного производства характерна сильная адаптация (до размера партии 1) продукции в условиях очень гибкого (крупномасштабного) производства (см. Также массовую настройку ). Технологии автоматизации, необходимые для Индустрии 4.0, должны стать более интеллектуальными за счет внедрения процессов самооптимизации, самонастройки, самодиагностики и познания, а также лучшей поддержки или помощи людям в их все более сложной работе . Научные исследования подтверждают высокие потенциальные преимущества Индустрии 4.0 для сокращения времени производства , повышения автоматизации , производства продуктов по индивидуальному заказу и интеграции неиспользуемых производственных данных .

Имея сравнительно высокую долю добавленной стоимости в промышленности, Германия зависит от успеха инициативы и хотела бы быть одновременно ведущими пользователями, т. Е. ЧАС. Будьте ведущим пользователем технологий, а также ведущим поставщиком в качестве ведущего поставщика фабрики. Такие компании, как Robert Bosch GmbH, закрепили это в своей корпоративной стратегии.

Текущие проекты Индустрия 4.0, например, в рамках Инициативы совершенства федеральной и финансируемой государством технологии Integrative Exzellenzcluster для стран с высоким уровнем заработной платы , BMBF - Edge Cluster « Интеллектуальные технические системы OstWestfalenLippe » ( «это OWL» ), арена исследовательского кампуса в 2036 году и совместные проекты различных уведомлений BMBF и автономной программы BMWi. Карта Индустрии 4.0 показывает обзор деятельности и примеры национальных проектов.

Другой характерной чертой Индустрии 4.0 является объединение в сеть пространственно распределенных производственных мощностей и связанных с ними систем планирования и управления. Производственные ресурсы функционируют автономно, основаны на знаниях и сенсорах, могут управлять и настраивать себя в зависимости от ситуации и обмениваться информацией друг с другом. Производственные сети контролируют себя в реальном времени и могут адаптироваться к изменениям граничных условий.

Вызовы

Целью платформы Industrie 4.0 является объединение информационных технологий с производственными технологиями для создания инновационных продуктов и услуг. Это создает множество проблем. Технические стандарты и нормы должны быть разработаны так, чтобы была возможна связь между человеком и машиной или машиной и машиной, например, в когнитивных системах . Данные имеют большое значение, многие авторы называют их «новым сырьем». Двумя вопросам безопасности данных и владения данными уделяется чрезвычайно большое внимание. Есть множество юридических вопросов, которые еще не выяснены. Кроме того, тема Индустрии 4.0 должна широко пониматься в профессиональном мире и должна найти всеобщее признание на социальном уровне. В этом контексте остаются открытыми вопросы об обучении и повышении квалификации. По всему миру создаются и создаются учебные заводы, на которых учебные курсы по Индустрии 4.0 проводятся на практике.

Другой аспект - изменение требований, предъявляемых к сотрудникам, поскольку управление в реальном времени требует новой организации труда. Проблемы, связанные с эксплуатационной безопасностью и защитой от атак, также будут становиться все более важными. Компании должны гарантировать, что производственные помещения и продукция не представляют опасности для сотрудников или окружающей среды.

События в Германии

В исследовании, проведенном Институтом системных и инновационных исследований им. Фраунгофера в период с 2015 по 2018 год, изучалось, как 1256 компаний получили дальнейшее развитие с точки зрения цифровизации. Компании оценивались в трех различных технологических областях : цифровая система управления, беспроводное человеко-машинное взаимодействие и процессы, связанные с киберфизическими системами (CPS). В исследовании сделан вывод, что преобразования в основном произошли в компаниях, которые уже были заинтересованы в «Индустрии 4.0» в 2015 году. Но количество «непользователей» также упало на 8 процентных пунктов с 23% до 15% за этот период.

Размер компании также имел значение. Крупные компании уже занимали лидирующие позиции в 2015 году, но за отчетный период разрыв сократился. Компании среднего размера в частности , смогли сократить разрыв, в то время как малые предприятия все еще увидеть некоторые догоняющего делать с точки зрения оцифровке.

Разработки за рубежом

Термин «Индустрия 4.0» - это слово из немецкого слова. Впоследствии он распространился как термин и в других языковых областях. Инициативы в смысле одноименной исследовательской платформы «Индустрия 4.0» возникли в основном в одно и то же время во многих странах, каждая со своими именами, хотя содержание не всегда полностью идентично. В США эта инициатива возникла под названием «Industrial Internet Consortium», сокращенно IIC. Консорциум Industrial Internet был основан в марте 2014 года компаниями AT&T , Cisco , General Electric , IBM и Intel . Это некоммерческая организация, которая к началу 2016 года выросла до более чем 200 членов, включая неамериканские компании среди участников. Новые Интернет-технологии должны продвигаться совместно, при этом подход не ограничивается промышленным сектором. IIC также ориентирован на другие области бизнеса (например, услуги) и все этапы процесса по всей цепочке создания стоимости. В Японии есть и другие инициативы под названием «Industrial Value Chain Initiative», или сокращенно IVI. Инициаторы - крупные японские компании. В пятилетнем плане 2015 года Китай также выступил с инициативами, аналогичными немецкой платформе «Индустрия 4.0». Они должны в значительной степени поддержать желаемый переход от страны с низкой заработной платой к глобальной промышленной державе (см. Также: Сделано в Китае, 2025 г. ). Южная Корея инвестирует в так называемые умные фабрики. В нескольких европейских странах существуют другие виды деятельности, сопоставимые с платформой Индустрии 4.0, например: Б. во Франции под названием: «Industrie du futur».

Принятие термина Индустрия 4.0 и платформа Индустрии 4.0

В классическом бизнес-исследовании Гюнтера Вёэ : «Введение в общее деловое администрирование» тема «Индустрия 4.0» впервые рассматривается в 26-м издании (2016 г.). Время от времени раздаются и критические голоса: команда авторов сборника « Индустрия 4.0» критикует односторонний акцент на умном производстве , в то время как изменения в структурах добавленной стоимости в значительной степени игнорируются. Тема Индустрии 4.0 критически рассмотрена авторами Андреасом Сиска и Филиппом Льевром в их монографии « Иллюзия 4.0 - наивная мечта Германии об умном заводе». Алгоритмы можно контролировать. Это никогда не работало, и на этот раз будет то же самое ».

Райнхард Клеменс из T-Systems сказал в 2015 году, что цели платформы Индустрии 4.0 были бы упущены из-за отсутствия конкретных результатов и координации. Тем временем, однако, платформа Industrie 4.0 может показать множество конкретных результатов и реализаций. Платформа также поддерживает многочисленные национальные и международные сотрудничества.

Документальные фильмы

• Лекция «Искусственный интеллект и промышленность» 4 0 Andreas Wagener Hochschule Hof на YouTube , 22 ноября 2016 г., по состоянию на 1 августа 2020 г.

литература

• Федеральное министерство образования и науки: видение будущего «Индустрии 4.0». Бонн 2013.
• Майкл Чуи, Маркус Лёффлер, Роджер Робертс: Интернет вещей. В: The McKinsey Quarterly. 47-й год, выпуск 2; Амстердам, Атланта, 2010, стр. 1-9.
• Немецкая комиссия по электрическим, электронным и информационным технологиям DIN и VDE: Немецкая дорожная карта стандартизации Индустрия 4.0, серия дорожных карт стандартизации DKE, версия 1.0, Берлин 2013.
• Майкл Портер, Джеймс Хеппельманн: « Как умные подключенные продукты меняют конкуренцию», Harvard Business Review, том 92, выпуск 11, 2014 г., стр. 65–88.
• Ульрих Сендлер (ред.): Индустрия 4.0 - Преодоление промышленной сложности с помощью SysLM. Springer Vieweg, Берлин 2013 г., ISBN 978-3-642-36916-2 .
• Э. Абеле, Г. Рейнхарт: будущее производства. Мюнхен 2011, ISBN 978-3-446-42595-8 .
• Т. Бауэрнхансл, М. Тен Хомпель, Б. Фогель-Хойзер (ред.): Индустрия 4.0 в производстве, автоматизации и логистике. Висбаден 2014, ISBN 978-3-658-04681-1 .
• Андреас Сиска, Филипп Льевр: Иллюзия 4.0 - наивная мечта Германии об умной фабрике. Херриден 2016, ISBN 978-3-940775-58-0 .

Документы

• Состав платформы Индустрии 4.0
• Предварительные рекомендации Исследовательского союза по внедрению Индустрии 4.0 (PDF; 2,6 МБ)
• Содействие групповой коммуникации исследовательского союза по экономике - науке и науке - Немецкой академии технических наук e. V .: Обеспечение будущего Германии как производственной площадки - Рекомендации по реализации будущего проекта Индустрия 4.0, заключительный отчет рабочей группы Индустрии 4.0 , Франкфурт, 2013 г. (PDF; 5,8 МБ)
• Исследование производственной деятельности будущего - Индустрия 4.0 (PDF; 5,46 МБ) Fraunhofer IAO
• Исследование Fraunhofer IAO: Производство будущего - Индустрия 4.0 (PDF; 5,47 МБ)
• Исследование Fraunhofer IAO & Bitkom: Industry 4.0 - экономический потенциал Германии (PDF; 2,19 МБ)
• Исследование «Индустрия 4.0: экономические и деловые факторы для Германии как места ведения бизнеса», Федеральное министерство экономики и энергетики, 03.2015 (PDF; 2,4 МБ)
• Индустрия 4.0. В: Йенс Фромм и Майк Вебер, ред., 2014: ÖFIT Trend Show: Общественные информационные технологии в цифровом обществе. Первая поставка в июле 2014 г. Берлин: Центр компетенции Public IT. http://www.oeffliche-it.de/trendschau. (PDF; 360 кБ)
• Индустрия 4.0 - Стратегия внедрения платформы Индустрии 4.0 (2013–2015 гг.) (Проект ассоциаций BITKOM e.V., VDMA e.V. и ZVEI e.V.)
• Опубликованное исследование Fraunhofer IAO по технологиям и патентному мониторингу изобретений в области Индустрии 4.0 в Китае , по состоянию на 29 июня 2015 г.
• Точка зрения WGP - Индустрия 4.0 (2016) ipa.fraunhofer.de

веб ссылки

• Платформа Индустрии 4.0
• Alliance Industry 4.0 в земле Баден-Вюртемберг
• Федеральное министерство экономики и энергетики - Тема: вызовы современной промышленной политики
• Федеральное министерство экономики и энергетики - Автономия для Индустрии 4.0
• Интеллектуальные сети в производстве - вклад производственных исследований в будущий проект Индустрия 4.0
• Компендиум Индустрия 4.0 - Как цифровые платформы могут изменить экономику - и как политика может ее формировать - аналитический проект группы авторов под руководством Ансгара Баумса (HP), Мартина Шёсслера (Causa C) и Беном Скоттом (Фонд новой ответственности)
• IPH - Тематическая страница: Индустрия 4.0 и цифровизация 4.0
• acatech.de/… - Интервью с Вольфгангом Вальстером по поводу десятой годовщины Индустрии 4.0 (с 12 апреля 2021 г.).

Смотри тоже

• цифровизация
• Цифровой двойник
• Киберфизическая система
• Смарт-объект

Индивидуальные доказательства