Die moderne Industrie hat seit ihren Anfängen zu Beginn der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert große Fortschritte gemacht. Jahrhundert. Jahrhundertelang wurden die meisten Waren, darunter Waffen, Werkzeuge, Lebensmittel, Kleidung und Wohnungen, von Hand oder unter Einsatz von Arbeitstieren hergestellt. Dies änderte sich Ende des 18. Jahrhunderts mit der Einführung von Fertigungsverfahren. Der Fortschritt von der Industrie 1.0 war dann ein rasanter Aufstieg bis hin zum kommenden Industriezeitalter – der Industrie 4.0. Hier diskutieren wir den Überblick über diese Entwicklung.
Industrie 1.0
Im späten 18. Jahrhundert wurden mechanische Produktionsanlagen in der Welt eingeführt. Wasser- und dampfbetriebene Maschinen wurden entwickelt, um die Arbeiter bei der Massenproduktion von Waren zu unterstützen. Der erste Webstuhl wurde im Jahr 1784 eingeführt. Mit der Steigerung der Produktionseffizienz und des Umfangs wuchsen kleine Unternehmen, die eine begrenzte Anzahl von Kunden bedienten, zu großen Organisationen mit Eigentümern, Managern und Mitarbeitern, die eine größere Anzahl von Kunden bedienen. Die Industrie 1.0 kann auch als der Beginn einer Industriekultur angesehen werden, die sich gleichermaßen auf Qualität, Effizienz und Umfang konzentriert.
Industrie 2.0
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begann die zweite industrielle Revolution – Industrie 2.0. Der wichtigste Beitrag zu dieser Revolution war die Entwicklung von Maschinen, die mit elektrischer Energie betrieben werden. Elektrische Energie wurde bereits als primäre Energiequelle genutzt. Elektrische Maschinen waren effizienter zu betreiben und zu warten, sowohl hinsichtlich der Kosten als auch des Aufwands, im Gegensatz zu den wasser- und dampfbasierten Maschinen, die vergleichsweise ineffizient und ressourcenhungrig waren. In dieser Zeit wurde auch das erste Fließband gebaut, was den Prozess der Massenproduktion weiter rationalisierte. Die Massenproduktion von Gütern am Fließband wurde zum Standard.
In dieser Zeit wurde auch die mit der Industrie 1.0 eingeführte Industriekultur zu einem Managementprogramm weiterentwickelt, um die Effizienz der Produktionsanlagen zu steigern. Verschiedene Produktionsmanagementtechniken wie Arbeitsteilung, Just-in-Time-Fertigung und die Grundsätze der schlanken Produktion verfeinerten die zugrundeliegenden Prozesse, was zu einer verbesserten Qualität und Leistung führte. Der amerikanische Maschinenbauingenieur Fredrick Taylor führte die Untersuchung von Methoden zur Optimierung von Arbeitern, Arbeitsplatztechniken und der optimalen Zuweisung von Ressourcen ein.
Industrie 3.0
Die nächste industrielle Revolution, die zu Industrie 3.0 führte, wurde in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts durch die Fortschritte in der Elektronikindustrie ausgelöst und vorangetrieben. Die Erfindung und Herstellung einer Vielzahl elektronischer Geräte, einschließlich Transistoren und integrierter Schaltkreise, hat die Maschinen erheblich verbessert, was zu geringerem Aufwand, höherer Geschwindigkeit, größerer Genauigkeit und in einigen Fällen sogar zum vollständigen Ersatz des menschlichen Mitarbeiters führte. Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die erstmals in den 1960er Jahren entwickelt wurde, war eine der wichtigsten Erfindungen, die für die Automatisierung mit Hilfe von Elektronik steht. Die Integration von Elektronikhardware in die Fertigungssysteme führte auch zu einem Bedarf an Softwaresystemen zur Steuerung dieser elektronischen Geräte, was wiederum den Markt für Softwareentwicklung ankurbelte. Neben der Steuerung der Hardware ermöglichten die Softwaresysteme auch viele Managementprozesse wie Enterprise Resource Planning, Bestandsmanagement, Versandlogistik, Produktflussplanung und -verfolgung in der gesamten Fabrik. Die gesamte Industrie wurde durch den Einsatz von Elektronik und IT weiter automatisiert. Die Automatisierungsprozesse und Softwaresysteme haben sich seither mit den Fortschritten in der Elektronik- und IT-Branche kontinuierlich weiterentwickelt. Der Druck, die Kosten weiter zu senken, zwang viele Hersteller zur Verlagerung in Niedriglohnländer. Die Streuung der geografischen Produktionsstandorte führte zur Entstehung des Konzepts des Lieferkettenmanagements.
Industrie 4.0
Der Boom des Internets und der Telekommunikationsindustrie in den 1990er Jahren revolutionierte die Art und Weise, wie wir miteinander in Verbindung treten und Informationen austauschen. Er führte auch zu einem Paradigmenwechsel in der Fertigungsindustrie und den traditionellen Produktionsabläufen und ließ die Grenzen zwischen der physischen und der virtuellen Welt verschwimmen. Cyber Physical Systems (CPS) haben diese Grenzen weiter verwischt und zu zahlreichen schnellen technologischen Umwälzungen in der Industrie geführt. CPS ermöglichen es den Maschinen, intelligenter miteinander zu kommunizieren, fast ohne physische oder geografische Barrieren.
Die Industrie 4.0 nutzt Cyber Physical Systems, um intelligente Aktionen für verschiedene Prozesse in der Industrie zu teilen, zu analysieren und zu leiten, um die Maschinen intelligenter zu machen. Diese intelligenten Maschinen können Fehler kontinuierlich überwachen, erkennen und vorhersagen, um Präventivmaßnahmen und Abhilfemaßnahmen vorzuschlagen. Dies ermöglicht eine bessere Vorbereitung und geringere Ausfallzeiten für die Industrie. Der gleiche dynamische Ansatz lässt sich auch auf andere Aspekte in der Industrie übertragen, z. B. auf die Logistik, die Produktionsplanung, die Optimierung der Durchlaufzeiten, die Qualitätskontrolle, die Kapazitätsauslastung und die Steigerung der Effizienz. CPPs ermöglichen es auch, eine Industrie vollständig virtuell zu visualisieren, zu überwachen und von einem entfernten Standort aus zu verwalten und damit dem Fertigungsprozess eine neue Dimension zu verleihen. Sie bringen Maschinen, Menschen, Prozesse und Infrastruktur in einen einzigen vernetzten Kreislauf ein und machen das gesamte Management hocheffizient.
Da die Technologie-Kosten-Kurve jeden Tag steiler wird, werden immer mehr und schnellere technologische Umwälzungen zu noch niedrigeren Kosten entstehen und das industrielle Ökosystem revolutionieren. Die Industrie 4.0 befindet sich noch im Anfangsstadium und die Industrie muss die neuen Systeme so schnell wie möglich übernehmen, um relevant und rentabel zu bleiben. Die Industrie 4.0 ist da und sie wird bleiben, zumindest für das nächste Jahrzehnt.