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Was bringt Industrie 5.0?

Trends Industrie 5.0
Was bringt Industrie 5.0?

Resilienz und Lieferketten, Nachhaltigkeit und Fachkräftemangel: Die Diskussion um die aktuellen Trends rund um die industrielle Fertigung wird zunehmend von nicht-technologischen Themen geprägt. Was wird uns auf dem Weg zu 4.0 und weiter in Richtung 5.0 begegnen?

» Michael Grupp, freier Journalist in Stuttgart

Industrie 4.0 definiert sich typischerweise durch den Einsatz innovativer Technologien wie Cloud-Konnektivität, Realtime-Datenwelten, Predictive Maintenance, Digitale Zwillinge oder auch durch den Einsatz smarter Fertigungs-
inseln. Zielsetzung war und ist die Steigerung von Effizienz und Produktivität, von Wirtschaftlichkeit und Flexibilität.

Die Politik wird zum Parameter

Die aktuelle Vorstellung von Industrie 5.0 integriert darüber hinaus Konzepte für die Kollaboration von Mensch und Maschine. Die Kombination maschineller Geschwindigkeit mit der Kreativität ihrer Anwender steht im Fokus von Forschern und Anwendern. Mit den weltwirtschaftlichen Einschnitten von Corona und dem Ukraine-Krieg hat sich der Blickwinkel erweitert: Waren bislang technologische Leucht-
türme wie IIoT, der digitale Zwilling oder auch Edge Computing das Maß der Dinge, werden im Zeichen der aktuellen Krisen Resilienz, Regionalisierung und Nachhaltigkeit zunehmend wichtiger.

Deglobalisierung und Nearshoring

Resilienz und Regionalisierung bilden
ein Wirkungspaar. Während für die Internationalisierung der Wertschöpfungs-ketten vor allem Kostenfaktoren und Personalmangel sprachen (und sprechen), überzeugen europäische, nationale oder auch regionale Netzwerke durch ihre
Zuverlässigkeit, Reaktionsschnelligkeit sowie berechenbare Technologie-Partnerschaften. Ein Wechsel allerdings kostet – deshalb werden Lieferantenwechsel zuerst in kritischen Bereichen wie beispielsweise bei Mikrochips und der Kommunikationstechnologie stattfinden.

Eine Standortbestimmung

Die Aussicht auf Industrie 5.0 ist kein Abgesang auf 4.0 – ganz im Gegenteil. Laut Bitkom nutzen mehr als die Hälfte (57 %) der deutschen Unternehmen aktuell keine Industrial Internet of Things (IIoT)-Technologien, 19 % planen dies auf absehbare Zeit auch nicht. Wir befinden uns also noch mitten in der Realisierung von 4.0. Erleichtert wird diese Entwicklung durch eine spürbare Demokratisierung der digitalen Fertigung: Technologie-Anbieter skalieren inzwischen ihre Lösungen und Umsatzmodelle und bieten diese auch passend zu den Budgets kleinerer Unternehmen an.

Die digitale Transformation beinhaltet zunehmend auch eine soziale Perspektive und integriert Themen wie Selbstbestimmung, Mitarbeiterrechte sowie den Schutz persönlicher Daten. In diesem Zusammenhang werden (einmal mehr) eine Maschinensteuer als Abgabe für jeden autonomen Roboter, beispielsweise aber auch eine „Good Work Charter“ diskutiert. Diese Charta des Interessenverbandes European Engineering Industries Association (EUnited) definiert zehn Grundsätze für eine zeitgemäße Gestaltung von Arbeitsplätzen. Diese reichen von der Definition von „Fusion Skills“ bis hin zur Begeisterung junger Menschen für MINT-Fächer.

Humans first

Industrie 5.0 stellt Menschen in den Mittelpunkt. Nicht er soll sich der Software und den Produktionsstandards anpassen – vielmehr sollen Anwendungen und Prozesse auf die Bedürfnisse der Gesellschaft im Allgemeinen und der Arbeitnehmer im Besonderen abgestimmt werden. Erste Ansätze dazu sind in Form der Cobots sichtbar – der kollaborierenden Roboter. Sie können in Zukunft auf die Zusammenarbeit mit „ihrem“ Menschen programmiert werden und damit auch auf dessen Stärken und Schwächen eingehen. Das fördert nicht nur deren Akzeptanz, sondern eröffnet darüber hinaus auch
älteren oder ungelernten Mitarbeitern
eine maßgeschneiderte Teilhabe am
Arbeitsmarkt.

Trends von 5G bis AR

Zu den technologische Entwicklungen auf dem Weg zu Industrie 5.0 zählen derzeit neben Interkonnektivität, Autonomen Systemen und Kollaboration auch der neue Funkstandard 5G. Er bietet Latenzzeiten im Bereich weniger Millisekunden, welche für Realtime-Entscheidungen in der Produktion gebraucht werden. Dazu kommt die exakte Lokalisierung aller Datenquellen auch bei hoher Sensordichte pro Quadratmeter. Zudem unterstützt 5G ein nahtloses Hand-over: Verbindungen bleiben auch dann sicher bestehen, wenn beispielsweise ein Transportroboter von einer Werkshalle auf das Außengelände fährt und damit die Funkzellen wechselt. Und nicht zuletzt: Die hohen Bandbreiten
erleichtern das Streaming digitaler Assets und machen AR/VR-Anwendungen interaktiver und damit auch attraktiver.

Wireless und Edge Computing

Im Gegensatz zum Consumer-Markt befindet sich 5G für industrielle Anwendungen noch in den Kinderschuhen. Stand November 2022 kann der neue Mobilfunkstandard kaum etwas, was sich nicht auch mit Wi-Fi oder LTE erreichen ließe. Das wird sich mit der Einführung extrem datenintensiver Anwendungen ändern. Weitsichtige Automations-Experten erforschen deshalb bereits entsprechende Lösungen. Im Rahmen des „Forschungs- campus Arena 2036“ hat beispielsweise der Automationsspezialist Balluff bereits das funktionierende Modell einer Produktionszelle mit 5G-Konnektivität präsentiert. Aktuell werden in der Industrie bereits mehr Daten an der IT-Peripherie als in klassischen Rechenzentren bzw. in der Cloud generiert und verarbeitet. Eine vergleichbare Dezentralisierung zeichnet sich auch bei der Hardware-Architektur ab: Komponenten wandern vom klassischen Schaltschrank direkt an bzw. in die Maschine.

So hat Murrelektronik mit Vario-X bereits eine durchgängig flexible und skalierbare Automatisierungsplattform präsentiert, welche die Integration von Aktoren und Sensoren direkt im Maschinen-Umfeld ermöglicht.

KI und Quantencomputer

Künstliche Intelligenz hat in der Industrie 4.0 bereits flächendeckend Einzug gehalten: beispielsweise in Form der Bilderkennung für die Qualitätssicherung, bei der Daten- und Lieferantensuche oder auch in Form von Predictive Maintenance – wobei nicht überall Künstliche Intelligenz drinsteckt, wo KI draufsteht. KI im eigentlichen Sinne basiert zwingend auf neuronalen Netzen, die eigenständig Algorithmen fortschreiben und somit quasi lernen. Die damit verbundene und erforderliche Rechenkapazität stellt hohe Anforderungen an die IT.

Moore lebt

Oft totgesagt, auf abseh-bare Zeit aber gültig: Die Halbleiterindustrie schafft es nach wie vor, das 1965 postulierte Moore´sche
Gesetz einzuhalten und die Transistorenanzahl auf einem Mikrochip ungefähr alle zwei Jahre zu verdoppeln. Auf lange Sicht wird allerdings ein Generationenwechsel weg vom klassischen Mikrochip hin zu quantenbasierenden Computern kommen. Quantencomputer arbeiten nicht mehr mit Nullen und Einsen, sondern mit Qubits, welche unterschiedliche Zustände annehmen können. Erste Prototypen rechnen bereits in der Praxis: So haben das Hightech-Unternehmen Xanadu zusammen mit Volkswagen ein auf mehrere Jahre angelegtes Forschungsprogramm ins Leben gerufen. Die beiden Unternehmen planen auf Basis von Quantenalgorithmen die Simulation unterschiedlicher Batterie-Materialien in einer Akkuzelle.

Auch die Politik wurde aktiv: Mit ungefähr zwei Mrd. Euro unterstützt die Bundesregierung die Entwicklung konkurrenzfähiger Quantencomputer in Deutschland. Die Herausforderungen sind hoch: Ein Quantencomputer arbeitet bei –270 °C nahe dem absoluten Nullpunkt, was eine enorme Kühlleistung erfordert. Auch fehlen noch praxisgerechte Erfahrungen bei der Programmierung Qubit-basierender Anwendungen. Diese werden frühestens im nächsten Jahrzehnt Praxisreife erlangen – Industrie 5.0 lässt auf sich warten.



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