Industrie 4.0 in der Automatisierungstechnik

Der Marketingbegriff "Industrie 4.0" ist in aller Munde. Doch was heißt das eigentlich? Und wie wird sich diese Industrierevolution auf die Industrie-Branche auswirken?

Industrierevolution?

Mit dem Schlagwort „Industrie 4.0“ ist die vierte Stufe der Industrialisierung gemeint. Die erste Phase der Industrialisierung wurde durch die Mechanisierung geprägt. Darauf folgten die Massenfertigung und anschließend die digitalisierte Automatisierung der Produktion, mit der Einführung der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS). Der wesentliche Unterschied bestand darin, dass Maschinen nicht mehr bedient, sondern programmiert wurden.

Industrie 4.0 Was ist das?

Die Industrie 4.0 knüpft an diese Entwicklung an und erwartet ein stärkeres zusammenwachsen von IT und Automatisierung. Das heißt, der Schlüssel zur Realisierung von Industrie 4.0 liegt in einer zunehmenden Interaktion der jeweils beteiligten Systemkomponenten. In den USA ist der Begriff „Industrie 4.0“ weniger bekannt, stattdessen wird der Begriff „Internet der Dinge“ (Internet of Things, IoT) benutzt. Dies bedeutet eine Verknüpfung von physischen Objekten (z.B. Elektronik, Messgeräten, Vakuumtechnik u.a.) mit einer virtuellen IT-Struktur. Bei dieser Vernetzung geht es um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine sowie der Kommunikation der Maschinen untereinander. So kann beispielsweise eine Maschine eigenständig die Information, dass diese neues Material benötigt, über das Internet oder eine Cloud weiterleiten.

Möglichkeiten für die Industrie

Bei dieser zunehmenden Vernetzung spielt die Verarbeitung sehr großer Datenmengen („Big Data“) eine wichtige Rolle. Dabei muss vor allem auf Sicherheit geachtet werden, speziell auf elektrische Sicherheit. Die einfache Messung elektrischer Werte und anschließender Ausführung von z.B. Schalthandlungen durch vorgegebene Algorithmen wird unzureichend sein. Dafür werden intelligente Schutzalgorithmen, die auf veränderte Systemparameter reagieren und Systemvariablen anpassen, notwendig sein. Das Schaltelement kann beispielsweise ein mechanischer Kontakt oder ein Halbleiter sein. Zusätzlich enthält das Schutzgerät einen Micro-Controller zur Signalverarbeitung. Damit die dabei entstehenden Datenmengen nicht zu einem Datenchaos führen, sollten die Geräte die anfallenden Daten bestmöglich vorverarbeiten und wenn es möglich ist, aus zuvor gewonnenen Erfahrungen lernen (künstliche Intelligenz, KI). Beispielsweise könnten so Schmorstellen durch Überhitzung an Leitungen vermieden und somit Brände und Kurzschlüsse verhindert werden. Verwiesen sei an dieser Stelle an das Forschungsprojekt „Vorausschauende Schutzgeräte für Gleichspannungsnetze“ der Bayrischen Vorschungsstiftung (https://www.forschungsstiftung.de/Projekte/Details/Vorausschauende-Schutzgerate-fuer-Gleichspannungsnetze.html). Somit könnten auch durch selbstständiges Erkennen der Maschine, dass vereinzelte Bestandteile an Ihre Verschleißgrenze stoßen, Ersatzteile wie z.B. Pumpen mit Hilfe von „intelligenter“ Vernetzung automatisiert bestellt werden. Damit wird ein kostspieliger Produktionsstillstand auf Grund fehlender Ersatzteile verhindert.

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