Die Industrie 4.0 integriert die Informationstechnik in die Fertigung. Bei dem Ausbau von Industrie 4.0 gibt es verschiedene Stufen. Bei den höheren Ausbaustufen werden sogenannte Cyper-Physische Systeme eingesetzt und auch der Einfluss von künstlicher Intelligenz findet statt. Momentan setzt die Industrie 4.0 meist jedoch noch deutlich niedriger an. Es geht in der Regel um die generelle Vernetzung der Komponenten und eine möglichst sinnvolle Auswertung und Integration der Daten. Um das zu realisieren, gibt es für die Infrastruktur einige Hürden zu beseitigen. Die verschiedenen Teilfelder die notwendig sind um Industrie 4.0 zu realisieren, werden nachfolgend im I4.0-Technologie-Stack beschrieben.
I4.0-Technologie-Stack
In der nachfolgenden Abbildung 1 „I4.0-Technologie-Stack“ sind die verschiedenen Bereiche der Industrie 4.0 dargestellt. Auf Anhieb fällt die große Vielschichtigkeit auf, wobei eine enge Verzahnung dieser Schichten stattfinden muss.
Im unteren Bereich befindet sich die maßgeblich technische Komponente der Intralogistik. Die Intralogistik umfasst alle Mittel, um die physischen Abläufe im Unternehmen informationell greifbar zu machen und ggf. zu automatisieren. Hierzu gehören bspw. Sensoren, Aktoren, Mittel zur Identifikation von Bauteilen und die IT-Komponenten aus den niedrigeren OSI-Schichten, um Maschinen-Kommunikation zu ermöglichen.
Darüber befindet sich die höhere IT. Hierzu gehören Servertechnologien, Cloud- und Edge-Computing, Netzwerk-Komponenten für managed switching sowie zum Teil Protokolle zur Kommunikation, wie OPC UA oder MQTT. Diese Schicht stellt letztlich den Mittler zur höheren Business-Software dar.
Die höhere Software steht an der obersten Stelle in der Hierarchie des Technologie-Stacks. Hier kommt eine klassische ERP-Software für Standard-Datenhaltung zum Einsatz, Individualsoftware für besonders wichtige oder spezielle Anwendungsfälle. Ergänzend spielt hier die Usability des Frontends (UI/UX) und auch Mobilität eine Rolle.
Zwischen den Schichten Software, IT und Intralogistik findet ein ständiger Informationsfluss statt.
Die Prozesse des Unternehmens sind eingehängt zwischen der Software und der Intralogistik und bilden so einen geschlossenen Kreislauf. Die Prozesse nehmen ihren Einfluss auf die Software, da dort die Geschäftslogik abgebildet wird. Auch nehmen die Prozesse Einfluss auf die Intralogistik, da es das Ziel ist, mit schlanken und digitalisierten Prozessen die bestmögliche Produktion zu realisieren. Das Lean-Management spielt hier eine zentrale Rolle.
Auf der anderen Seite steht der Kunde, welcher idealerweise von den generierten Informationen profitiert. Die Vorteile für den Kunden sind auf nicht informationeller Ebene kürzere Lieferzeiten, höhere Qualität und höhere Flexibilität. Darüber hinaus ermöglicht es die Industrie 4.0 dem Kunden informationelle Werte zur Verfügung zu stellen. Dies kann in Form von statischer Informationsübermittlung sein aber auch dynamische Informationsvermittlung über ERP-Systeme oder ein Webshop sind möglich.
Sicherheit spielt selbstverständlich eine wichtige Rolle und muss auf allen Schichten bedacht werden.
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Abbildung 1: I4.0-Technologie-Stack