Die 4. Industrielle Revolution

17.11.2015 um 15:24 Uhr

Die Epoche der Robotertechnik und der globalen Vernetzung rückt immer näher!

7 Uhr morgens, 11. 11. 2030: Sie werden sanft von ihrer Smartwatch geweckt, die dank eingebauter biometrischer Sensorik und autonomer Kommunikationsmöglichkeit ihrem intelligenten Wohnraum signalisiert, dass sie nun wach sind. Die Beleuchtung geht an und wird dabei Schritt für Schritt intensiver, bis sie schließlich normale Stärke erreicht. Die Raumtemperatur ist trotz des geöffneten Fensters sehr angenehm, kein Wunder, denn sie regelt sich von selbst. Auf dem Weg zur Dusche geben sie einen kurzen Sprachbefehl an den zweiarmigen Küchenroboter, der sich sofort daran macht, Ihren Frühstückswunsch zuzubereiten. Sie ziehen sich an, essen eine Kleinigkeit und teilen der häuslichen Umgebung mit, dass Sie nun das Haus verlassen werden. Wenige Augenblicke später können Sie schon hören, wie Ihr Auto in der Garage startet und selbstständig vor Ihre Haustür vorfährt. Das Innere des Fahrzeugs wird vorsorglich vorgeheizt, während es geduldig auf Sie wartet. Sie fahren zur Arbeit – einer riesigen und menschenleeren Smart-Factory. Sie sind nur selten vor Ort, die Fabrik arbeitet weitestgehend autonom. Diesmal jedoch hat Sie eine Meldung vom System erreicht, dass ein Fertigungsroboter vom System deaktiviert wurde, nachdem dieser dabei war, einen Produktionsfehler zu begehen. Das KI-gestützte, cloudbasierte Überwachungssystem konnte das jedoch rechtzeitig verhindern und bittet nun um Überprüfung durch Sie. Das stimmt Sie leicht gereizt und Sie fragen sich, ob diese ganzen Roboter irgendwann einmal richtig funktionieren werden.

In diesem Sinne heißt Sie das TraderFox-Magazin „aktien” im gesellschaftlichen und industriellen Leben nach Vollendung der 4. Industriellen Revolution, in dem alle leblosen Geräte des alltäglichen Gebrauchs sowie verschiedene Industriekapazitäten zu einem globalen, miteinander kommunizierenden und auf Ihre Bedürfnisse reagierenden Netzwerk zusammengefasst sind, herzlich willkommen!

Industrielle Revolutionen, die die Welt schon gesehen hat.

Der Begriff „Industrielle Revolution” dürfte bei vielen bestimmte Erinnerungen aus dem schulischen Geschichtsunterricht der Oberstufe hervorrufen. Da war doch irgend etwas mit der Dampfmaschine, danach etwas mit der Elektrizität in Verbindung mit der arbeitsteiligen Massenproduktion und schließlich wurde alles noch einmal durch die Entwicklung von Informationstechnologien und der Automatisierung revolutioniert, wird sich der eine oder andere Leser erinnern.

Bei genauerer Betrachtung wird deutlich, dass alle Revolutionen, die in der Vergangenheit im wirtschaftlichen Bereich stattfanden, im Gegensatz zu Revolutionen im politischen Umfeld viel mehr Zeit brauchten, um die bestehende Ordnung grundlegend und unwiderruflich verändern zu können. Die erste industrielle Revolution, die mit der Erfindung der Dampfmaschine im 17. Jh. begann, brauchte fast ein ganzes Jahrhundert bis der Übergangsprozess in den entwickelten Ländern von der Manufaktur- zur Fabrikfertigung abgeschlossen war. Ihre Auswirkungen waren jedoch grundlegend für die weitere Entwicklung, nicht nur in technischen und wissenschaftlichen Bereichen, sie veränderten ebenfalls das sozialpolitische und gesellschaftliche Umfeld des damaligen Zeitalters. Sie führte zur verstärkten Urbanisierung, sorgte für den kulturellen Aufschwung und förderte die Entstehung von neuartigen Berufszweigen. Die zweite Industrielle Revolution im 20. Jh. zeichnete sich durch den weitgehenden Einzug der Elektrizität in Fertigungs- und Herstellungsprozesse aus, die nun auch vermehrt an Fließbändern stattfanden. Ihren Anfang nahm sie in den riesigen Fabrikhallen Henry Fords, breitete sich jedoch relativ schnell auf andere Fertigungszweige aus. Als Folge ist in dieser Zeit eine enorme Steigerung der Arbeitsproduktivität zu verzeichnen. Außerdem änderte die zweite industrielle Revolution die unternehmerische Wahrnehmung und die Herangehensweise an diverse Managementaufgaben von derartig revolutionierten und neuorganisierten Produktionsbetrieben. Der Anfang des 21 Jh. war dadurch gekennzeichnet, dass immer mehr Publikationen zum Thema der dritten Industriellen Revolution aufkamen. Diese basierte auf dem angestrebten und bewussten Übergang von der relativ einfachen Nutzung und Verarbeitung von Rohstoffen zu der Verwendung von erneuerbaren Energieträgern in Verbindung mit der zunehmenden Computerisierung und Automatisierung der Fertigungsprozesse, die die US-amerikanische Zeitschrift „The Economist” als Beginn einer neuen industriellen Ära (Industrie 3.0) bezeichnete.

Industrie 4.0

... der Anfang ...

Ungeachtet dessen, dass die Realien der 3. Industriellen Revolution noch sehr weit von dem vollkommenen globalen Einzug ins wirtschaftliche Leben entfernt sind, befindet sich die moderne Welt erneut in einer revolutionären Situation.

Die 4. Industrielle Revolution, besser bekannt als Industrie 4.0, ist das Produkt einer gleichnamigen deutschen wirtschaftsstrategischen Initiative aus dem Jahr 2011. Angeführt von Henning Kagermann (Unternehmer), Wolf-Dieter Lukas (Politiker) und Wolfgang Wahlster (Wissenschaftler) wurde diese zum Zwecke der Sicherung und Erweiterung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Fertigungsindustrie auf globalen Märkten der Zukunft ins Leben gerufen. Das vordefinierte Ziel ist die verstärkte Integration von sogenannten Cyber-Physischen-Systemen (CPS) entlang des gesamten Fertigungszweiges. Damit werden Fertigungskapazitäten jeglicher Art und für die Fertigung bestimmte Produkte in einem miteinander kommunizierenden Netzwerk zusammengebündelt, sodass eine schnelle Anpassung an neue Fertigungsanforderungen des jeweiligen Auftraggebers ohne menschliches Einwirkens just-in-the-moment vorgenommen werden kann. Die praktische Umsetzung der erarbeiteten Initiative mit der zugesprochenen Unterstützung der Bundesregierung wurde einem Konglomerat bestehend aus deutschen Industriellen, Experten in Sachen Künstliche Intelligenz (KI), Ökonomen und Wissenschaftlern übertragen und bekam den Namen: „Arbeitsgruppe Industrie 4.0”. Das Ergebnis ließ nicht lange auf sich warten: bereits im Jahr 2012 legte die Arbeitsgruppe der deutschen Bundesregierung eine Liste mit notwendigen „revolutionären” Empfehlungen vor und verkündete ein Jahr später auf der Messe Hannover, dass nun drei hochspezialisierte Verbände gegründet werden, um die praktische Realisierung der Industrie-4.0-Plattform zu ermöglichen: VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau), ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie) und  BITCOM (Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien).

Analog zu der deutschen Initiative wurde im Juli 2012 in den USA eine Organisation namens „Smart Manufacturing Leadership Coalition” gegründet und vereinigte unter ihrem Dach zahlreiche Vertreter der Industrie, Tech-Spezialisten, Wissenschaftler und Politiker mit dem gleichen Ziel: eine neue, „smarte” Plattform mit der einheitlichen Infrastruktur und allgemeingültigen Industriestandards entwickeln zu wollen, die den Weg für die industrielle Fertigung der nächsten Generation bereiten wird.

... Industrielle Fertigung exklusiv für den Verbraucher ...

Eng betrachtet ist Industrie 4.0 nichts anderes als ein industrielles Äquivalent der verbraucherorientierten Seite der gleichen Medaille – Internet-of-Things (IoT), das immer intensiver das moderne gesellschaftliche Leben auf allen Ebenen durchdringt. Ein sehr gutes Beispiel dafür ist schon heute das Automobil der US-amerikanische Elektroautoschmiede Tesla Motors. Das Auto wird im Laufe der Nutzung von Monat zu Monat „smarter”. Dank der Verbindung via Internet kann das Fahrzeug mit dem Smartphone des Besitzers verschiedene Informationen austauschen, um zum Beispiel eine Synchronisierung mit dem Terminkalender des Autobesitzers vorzunehmen und abhängig von den erhaltenen Informationen eine Routenoptimierung vorschlagen zu können, die Anfahrtszeit und Geschwindigkeit zu kalkulieren oder kurz vor dem geschätzten Verlassen des Hauses den Autosalon vorzuheizen.

Es ist davon auszugehen, dass die Anzahl der miteinander kommunizierenden Geräte sich schon sehr bald erhöhen wird und eine Kaffeemaschine, dank der Synchronisierungsfunktion mit dem Wecker, der Sie gerade geweckt hat, tatsächlich in der Lage sein wird, sich selbstständig auf den Weg zu machen, Ihnen einen Kaffee zu kochen, während der Küchenroboter, der ebenfalls mitbekommen hat, dass Sie schon wach sind, Ihr Lieblingsfrühstück vorbereitet. Dass dies schon sehr bald möglich ist, zeigte das Unternehmen Moley Robotics. Auf der Hannover Messe in diesem Jahr präsentierte es mit Anrichte, Herd, Spülbecken, Ofen, Küchengeräten und eben einem zweihändigen Küchenroboter eine komplett eingerichtete Roboter-Küche, die in der Lage ist, Gerichte aus einer relativ umfangreichen Datenbank mit  rund 2000 Rezepten kochen zu können. Bereits in zwei Jahren ist die Roboter-Küche serienreif und dürfte laut den Prognosen und dem steigenden Interesse seitens der Nachfrage ein Verkaufsschlager werden. KUKA, die Augsburger Roboterschmiede, die sich zunächst auf verschiedene automatisierte Roboterlösungen für die Industrie- und Automobilfertigungs-Branche spezialisiert hat, hat offensichtlich diesen zukünftigen Megatrend erkannt und forscht ebenfalls an einer eigenen Vision eines Küchenroboters.

Insgesamt liegt der besondere Vorteil der 4. Industriellen Revolution für den Verbraucher eher in der service-orientierten Projektierung der Produktion. Diese erlaubt es dem zukünftigen Unternehmen, dank der hohen Flexibilität des Fertigungsroboters in Verbindung mit einer KI-gestützten Cloudkompetenz, auch bei der Herstellung und Produktion von individuellen oder gar exklusiven Produkten sofort auf bereits vorhandene industrielle Kapazitäten zurückgreifen zu können, ohne eine Hard- oder Softwareumprogrammierung durch einen menschlichen Mitarbeiter vornehmen zu müssen. Richtungsweisend ist in diesem Zusammenhang das deutsche Unternehmen BASF SE, das bereits eine erste automatisierte Anlage in Kaiserslautern betreibt. Hergestellt werden Shampoos und Flüssigseifen explizit und nur nach Kundenwunsch und das an einem industriellen Fließband. Eine Kundenbestellung wird via Internet an einen der in leere Behälter eingebauten RFID-Chips übermittelt, der daraufhin die Informationen zur Zusammenstellung des Inhalts sowie zum Etikettenmuster an die Fertigungsanlage übermittelt, die daraufhin mit der Abfüllung und Etikettieren des Behälters beginnt. Damit entfällt für das Unternehmen die kostenintensive Notwendigkeit, seine Produkte auf lange Sicht zu produzieren und als Vorratsbestand in den Lagerhallen bis zum tatsächlichen Verkauf lagern zu müssen. Diese neue, just-in-time Produktionsphilosophie spart dem Unternehmen Produktionskapazität und lässt sie effektiver einteilen, dabei entfallen unnötige Lagerkosten und die Verwendung des Rohmaterials, aus dem Produkte hergestellt werden, wird ebenfalls optimiert. In der Perspektive lässt sich dieses Prinzip ausnahmslos auf die gesamte industrielle Landschaft wie beispielsweise die Autohersteller, die sich bis jetzt auf die Massenproduktion mithilfe von robotisierten Systemen konzentriert haben übertragen. Die 3. Industrielle Revolution ermöglichte den computerisierten und weitgehend automatisierten Einsatz verschiedener Roboter, die dafür geschaffen wurden, monotone, starr einprogrammierte Arbeitsabläufe exakt durchzuführen. Die Folge davon war eine Massenproduktion, die allerdings die Konsumentennachfrage unnötig stark überstieg und zur Ressourcenverschwendung führte. Die Industrie 4.0 wird diese monotone Roboterarmee wesentlich „smarter” und flexibler machen, was zur Verlagerung der Produktion aus dem massenorientierten in den kundenspezifischen und beinah exklusiven Bereich ermöglichen würde. Damit wäre der zukünftige Konsument in der Lage, beispielsweise die gesamte Konfiguration seines neuen Fahrzeugs per Mausklick festzulegen und in die Servicecloud des jeweiligen Autoherstellers einzuspeisen, woraufhin die Industrieanlage mit der Produktion des bestellten Fahrzeugs erst beginnen würde.

Im Idealfall entsteht somit eine neue Welt und eine rationalere Produktionsphilosophie, nach der fast alle Gegenstände und Produkte des täglichen Gebrauchs auf Kundenwunsch just-in-time produziert werden, was in erster Linie das Problem der überschüssigen Produktion komplett eliminiert und – qualitativ gesehen – zu höherer Kundenzufriedenheit führen wird.

... die Zukunft der neuen industriellen Landschaft und ihre Profiteure ...

Obwohl die 4. Industrielle Revolution erst in den Anfängen steckt und überhaupt noch nicht einzuschätzen ist, wie lange sie letztendlich brauchen wird, um die moderne Welt auf allen Ebenen erreichen zu können, lassen sich jedoch einige ihrer Merkmale schon heute relativ sicher identifizieren. Zu den wichtigsten Eigenschaften der Industrie 4.0 zählen die Vernetzung und die Echtzeitfähigkeit des gesamten Systems. Davon spürbar profitieren werden zunächst die Vertreter der verarbeitenden und fertigenden Industrie wie zum Beispiel Autokonzerne, die bereits über große Roboterarmeen verfügen. Eine relativ schnelle Kostenminimierung, die durch neuartige Prozessoptimierung erreicht wird, erscheint hier sehr realistisch.

... Robotik aller Art ...

Es ist kein großes Geheimnis, dass die fertigende Industrie, besonders die Autohersteller, seit Beginn der 3. Industriellen Revolution den enormen Vorteil eines Roboters gegenüber einem menschlichen Mitarbeiter bei der Erfüllung von schweren, monotonen und gefährlichen Aufgaben erkannt und dementsprechend reagiert hat. Die Zahl der Robotersysteme, die sowohl in Deutschland als auch weltweit eingesetzt werden, nimmt kontinuierlich zu und die Nachfrage reißt nicht ab. Dieser Umstand kommt allen Unternehmen wie der ABB Group, Yaskawa, Fanuc oder Universal Robots zugute, die sich in den letzten Jahrzehnten verstärkt auf die Entwicklung und Produktion von automatisierten Robotern spezialisiert haben. In diesem Zusammenhang ist ganz besonders ein deutsches MDax-Unternehmen zu nennen: KUKA. Die Augsburger spezialisieren sich schon seit einigen Jahrzehnten auf die Bereitstellung hochqualitativer Roboterlösungen für die deutsche und mittlerweile internationale Autoindustrie. Ihre Roboter sind nicht nur in den Produktionsstätten renommierter Unternehmen wie VW, AUDI, Daimler und anderen zu finden, sondern werden nun auch beim innovativen Elektroautohersteller Tesla eingesetzt. Des Weiteren versucht KUKA, sich zu diversifizieren, um eben der starken Verbindung zum Autosektor entkommen zu können. Zu diesem Zweck wurde 2014 der Schweizer Logistikspezialist Swisslog übernommen, dessen Expertise in der Herstellung von Lager- und Verteilzentren sowie Logistikanlagen für Krankenhäuser liegt. Das Ergebnis ließ nicht lange auf sich warten und KUKA konnte im 3. Quartal dieses Jahres dank seiner neuen Tochter und trotz der Auswirkungen des VW-Skandals, der den Roboterhersteller weitgehend kalt ließ, einen kräftigen Umsatz von 722 Mio. EUR verbuchen. Angesichts dieser Umstände ist KUKA mit seiner langjährigen Erfahrung sowie einer hervorragenden Positionierung im Automationstrend der Warenlogistik geradezu prädestiniert, Erfolg zu haben. Ein weiteres Unternehmen, das im Zusammenhang mit dem Automationstrend der Warenlogistik genannt werden muss, ist die Wiesbadener KION Group. Das Unternehmen spezialisiert sich auf die Bereitstellung autonomer Lagerfahrzeuge, die ohne menschliches Einwirken Waren zielgenau zu den bestimmten Verarbeitungs- oder Produktionspunkten bewegen können. Die Vernetzung derartiger Transportsysteme, die im Laufe der Industrie 4.0 angestrebt wird, würde schlicht und einfach die Entstehung eines menschenleeren, vollkommen automatisierten und cloudbasierten Logistikzentrums der nächsten Generation bedeuten, an dessen Entstehung schon heute solche Giganten wie Amazon fieberhaft arbeiten. Die Verwaltung eines derartigen Logistikzentrums wird in  Zukunft eine spezialisierte Softwarelösung wie bspw. die neue Entwicklung der deutschen Firma Jungheinrich AG übernehmen. Das Unternehmen präsentierte in diesem Jahr ein Warehouse Management System (WMS), das in der Lage ist, alle Abläufe innerhalb des Logistiklagers zu steuern, zu verwalten und bei Bedarf zu optimieren, was genau in die Konzeption der Industrie 4.0 hineinpasst.

... Software-Trend ...

Es wird nun eindeutig, dass die beste Hardwarelösung in der Industrie 4.0 ohne eine entsprechend starke Softwareplattform weitgehend bedeutungslos ist. Robotersysteme in der Industrie gibt es schon lange, nur konnten sie diese aufgrund der fehlenden Möglichkeit, gigantische Datenmengen zu sammeln, zu analysieren und in eine Aktion umzuwandeln, nicht revolutionieren. Mit der rasanten Entwicklung des Cloudcomputing, der Sensorik sowie der Entstehung von neuartigen Datenbankarchitekturen kann die globale Vernetzung von Maschinen endlich beginnen. Führend und stark innovativ zeigt sich in diesem Zusammenhang der deutsche Softwarekonzern SAP. Das Unternehmen entwickelte eine neue Datenbanktechnologie namens HANA, die dazu bestimmt ist, gigantische Datenmengen mit einer größeren Effizienz als bisher verarbeiten zu können, was diese Softwarelösung in der näheren Zukunft zu einem der wichtigsten Instrumente der Industrie 4.0 macht.

Einen etwas anderen, dennoch sehr interessanten und eventuell zukunftsweisenden Ansatz verfolgt die Softwareschmiede CENIT. Das Unternehmen entwickelt eine Analysesoftware, die speziell auf die Bedürfnisse der fertigenden Industrie ausgelegt ist. Die Funktionsweise basiert auf einem Analyseverfahren, das Optimierungspotenziale entlang der gesamten Wertschöpfungs-Kette identifizieren kann. Dabei werden notwendige Daten direkt an den Maschinen, Komponenten und Monitoring-Systemen gesammelt und später auf versteckte Potenziale oder Fehler hin analysiert. Die Implementierung des Ergebnisses führt zur Optimierung der gesamten Prozesskette, was die Wettbewerbsfähigkeit von zukünftigen Unternehmen in der aufkommenden Industrie 4.0 bedeuten könnte.

Schlussendlich muss man fairerweise anmerken, dass zukünftige Profiteure, die das Potenzial haben, zu einem Global-Player zu werden, sich heute noch in der Start-Up-Phase befinden. Es ist aber sehr wahrscheinlich, dass es gerade den kleinen Unternehmen, die über eine kreative Herangehensweise bei Lösungsansätzen verfügen und frei von starren technischen Meinung sind gelingen wird, aus den bereits vorhandenen Technologien und Softwarelösungen völlig neuartige, gar revolutionäre Produkte oder Systeme entwickeln zu können.

Denn eines ist sicher: Die 4. Industrielle Revolution hat bereits begonnen und lässt sich genau wie ihre Vorgänger nicht aufhalten.

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