Nr. 141 Informationen für Lehrerinnen und Lehrer

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1 ISSN (Print) ISSN (Internet) Nr. 141 Informationen für Lehrerinnen und Lehrer In dieser Ausgabe Was bedeutet Industrie 4.0? Seite 4 Wie weit ist die Umsetzung vorangeschritten? Seite 8 Welche Voraussetzungen müssen für die Industrie 4.0 geschaffen werden? Seite 11 Was sich bei der Industrie 4.0 ändert. Ein Anwendungsbeispiel Seite 14 von Hanno Kempermann in Zusammenarbeit mit

2 Nr. 141 Seite 2 Wie könnte sie aussehen die Fabrik der Zukunft? Wie sichert man die Wettbewerbsfähigkeit eines Hochlohnlandes, wie geht man sparsam mit Rohstoffen und Energie um, wie reagiert man auf die Alterung der Belegschaften und wie bringt man die Deutschland verfügt traditionell über besondere Stärken in klassischen Industriezweigen. Diese Stärken mit den Chancen der IT-Entwicklungen Globalisierung, individuellere Kundenwünsche, kürzere s- und Lieferzeiten ( Time to Market ) und steigende Qualitätsansprüche unter einen Hut? zu verbinden, bedeutet, gewohnte Standards ins 21. Jahrhundert, ins Zeitalter der Digitalisierung zu übersetzen. Das bedeutet neue Wachstumswege. Die deutsche Investitionsgüterindustrie ist mit Bundeskanzlerin Angela Merkel in ihrer Rede zur IAA 2013 ihren innovativen Produkten und Technologien international bereits gut aufgestellt. Gerade auch hier zeigt sich, dass Wachstum und Nachhaltigkeit, Industrie und Ökologie keine Gegensätze sein müssen. Denn mit der vierten industriellen Revolution können sprozesse noch effizienter und ressourcenschonender gestaltet werden. In dieser Ausgabe geht es um die Industrie 4.0. Die Schülerinnen und Schüler erfahren, wo der Begriff 4.0 herkommt, wie bekannt er bereits ist, Sigmar Gabriel, Bundesminister für Wirtschaft und Energie, in einer Pressemitteilung zur Hannover Messe im April 2014 wie eine solche Fabrik funktioniert, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen und wo Fallstricke sind. Autor und fachliche Beratung: Hanno Kempermann Leiter des Münchner Büros der IW Consult GmbH 1. durch die Einführung mechanischer sanlagen mithilfe von Wasser- und Dampfkraft Ende des 18. Jahrhunderts

3 Nr. 141 Seite 3 Eine Vielzahl neuer Industrie- 4.0-Anwendungen wird dazu beitragen, dass die Wertschöpfung in vielen Branchen steigt: Diese Fragen werden seit geraumer Zeit unter den plakativen Begriffen Smart Factory oder Industrie 4.0 diskutiert. Mit 4.0 ist nichts anderes als die vierte industrielle Revolution gemeint im macht das Wertschöpfungspotenzial im Verarbeitenden Gewerbe bis 2025 aus. beträgt das Potenzial allein Maschinenbau. Das Phänomen Industrie 4.0 versetzt Mensch und Maschine miteinander und untereinander in die Lage, über Webtechnologien in Echtzeit zu kommunizieren und selbststeuernd zu agieren. IW Consult 15 bei den Kfz-Herstellern und ihren Zulieferern. Quellen: Branchenverband BITKOM und Fraunhofer IAO auf Basis von Cyber-Physischen Systemen (CPS) 2. durch die Einführung arbeitsteiliger Massenproduktion mithilfe der elektrischen Energie Beginn des 20. Jahrhunderts durch den Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Die vier Stufen industrieller Revolutionen Beginn der 70er-Jahre des 20. Jahrhunderts Heute Quelle: Fraunhofer IAO 2014 Thema Wirtschaft 141

4 Nr. 141 Seite 4 Fachleute verstehen darunter Folgendes: Dank intelligenter Werkzeuge und neuer Software tauschen Maschinen und Produkte quasi selbstständig Informationen und Befehle aus. So steuern sich Produkte mithilfe von Fahrrobotern durch den gesamten Prozess. Über das Internet und Funkverbindungen teilt das Werkstück der Maschine mit, wie es bearbeitet werden soll. Es sucht sich selbst seinen Weg zum nächsten verfügbaren ssystem. Sollte eine Fertigungsstation ausfallen, bekommt das Werkstück dies signalisiert und steuert vollautomatisch die nächste an. Diese Abläufe werden heute noch zentral von der Fertigungsplanung gesteuert. In der Fabrik 4.0 denkt das Produkt mit. Es kümmert sich zum Beispiel um das Material falls zu wenig gelagert ist, ordert es Nachschub. Per Internet wird der Spediteur informiert, wann er zur Auslieferung anrücken soll. Die Buchhaltung wird benachrichtigt, dass nunmehr die Rechnung ausgestellt werden kann. Die veränderten sprozesse können die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen auf zwei Wegen steigern: Flexibilität Realisierung von individuellen Kundenwünschen. Durch die Flexibilisierung der sprozesse lassen sich Produkte in sehr kleinen Losgrößen rentabel produzieren. Maschinen müssen nicht extra neu eingerichtet werden (gleich geringere Rüstkosten). Außerdem können die svorgänge kurzfristig verändert und sausfälle schneller kompensiert werden. Letztlich lassen sich die Liefermengen dynamisch an die Nachfrage anpassen. Ressourceneffizienz. Die Vernetzung einzelner sschritte führt zu einer höheren Effizienz. So lässt sich der Ressourcen- und Energieverbrauch über die direkte Kommunikation der einzelnen Maschinen optimieren. Eine Maschine kennt durch neu-

5 Seite 5 Nr. 141 Auftragseingang Ressourcenplanung Quelle: IW Consult Cyber-Physical Systems (CPS) Server Maschinen Kontrolle durch Ingenieure Logistik 2014 Thema Wirtschaft 141 Vertikale Integration Fachleute unterscheiden im Rahmen von Industrie 4.0 die vertikale und die horizontale Vernetzung, die aufeinander aufbauen: Die vertikale Integration beinhaltet die umfassend vernetzte Kommunikation innerhalb eines Unternehmens. Verschiedene IT-Systeme werden auf den Hierarchieebenen innerhalb eines Unternehmens verknüpft und harmonisiert. In ein CPS eingebettete Systeme (Embedded Systems) kommunizieren drahtlos untereinander, um Optimierungs- und Steuerungsvorgänge in Echtzeit abwickeln zu können. Damit werden Produktivitätssteigerungen und Ressourcenoptimierungen innerhalb der sprozesse ermöglicht (siehe auch Kapitel 4). Management und Planung Betrieb 2 Betrieb 3 Smart Grid Horizontale Integration Die horizontale Integration baut auf der vertikalen auf. Hier können technische Prozesse in übergeordnete unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse integriert und mit anderen Teilnehmern des Wertschöpfungsnetzwerkes in Echtzeit synchronisiert werden. Lieferanten und Unterauftragnehmer Betrieb 1 Kunden Externe Designer Quelle: IW Consult nach Hewlett-Packard 2014 Thema Wirtschaft 141