Industrie 4.0

Industrie 4.0, auch vierte industrielle Revolution genannt, bezeichnet die Digitalisierung, Vernetzung und Selbststeuerung der industriellen Produktion. Mithilfe des Internets sowie moderner Informations- und Kommunikationstechnologien werden beispielsweise Maschinen und Abläufe in der Industrie intelligent miteinander verknüpft. Zu den zentralen Industrie-4.0-Aspekten zählt eine flexible und kundenindividuelle Produktion (Mass Customization).

Der Begriff Industrie 4.0 ist eine deutsche Wortschöpfung und resultiert unter anderem aus einem Zukunftsprojekt der Forschungsunion der deutschen Bundesregierung. Angelehnt ist der Begriff an den bisherigen industriellen Revolutionen, deren Fortführung er darstellen soll.

Textildruck-Kontext:

Im Textildruck-Bereich spiegeln sich wesentliche Merkmale von Industrie 4.0 im Print-on-Demand-Verfahren wider. Dieses ermöglicht etwa mittels digitalem Textildruck (DTG) eine flexible und kostengünstige Bedruckung von Textilien nach individuellem Kundenwunsch.

Hintergrund

Merkmale und Ziele

Industrie 4.0 bedeutet die intelligente Vernetzung und Selbststeuerung von Maschinen und Abläufen in der Industrie. Dies ermöglicht mitunter eine bessere Abstimmung der Produktionsschritte und Planbarkeit der Maschinenauslastung (flexible Produktion). Damit einhergehend lassen sich Produkte in größeren Serien ab Losgröße 1 kundenindividuell herstellen bzw. anpassen. Diese Art der Produktion wird auch als Mass Customization bezeichnet. Generell kommt es zu einer Annäherung zwischen Konsument und Produzent. Neben der individualisierten Produktgestaltung auf Kundenseite können Produzenten ihre Leistungen mithilfe von Nutzerdaten verbessern (kundenzentrierte Lösungen).

Des Weiteren führen Datenanalysen zum Produktionsablauf und Produktzustands zu einer effizienteren Herstellung und bilden die Grundlage für neue Geschäftsmodelle (Einsatz von Daten). Ebenso kalkulieren Algorithmen ideale Lieferwege und Maschinen signalisieren selbstständig Materialbedarf, um einen optimalen Warenfluss zu gewährleisten (optimierte Logistik). Darüber hinaus lassen sich alle Produkte auf Datenbasis über ihren gesamten Lebenszyklus betrachten, wodurch beispielsweise eine Wiederverwertung der Materialien planbar ist (ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft).¹

Wesentliche Merkmale/Ziele auf einen Blick:

• Flexible Produktion
• Wandelbare Fabrik
• Kundenzentrierte Lösungen
• Optimierte Logistik
• Einsatz von Daten
• Ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft

Namensgebung

Der Name Industrie 4.0 leitet sich von den industriellen Revolutionen ab und soll an ihnen anknüpfen. Die erste industrielle Revolution begann Ende des 18. Jahrhunderts und wurde durch die Dampfmaschine und mechanische Produktionsanlagen eingeleitet, welche die menschliche Arbeit in zunehmendem Maß ersetzten. Mit der Entstehung elektrischer Energie startete Anfang des 20. Jahrhunderts die arbeitsteilige Massenproduktion und damit die zweite industrielle Revolution. Prominentes Beispiel ist die Fließbandfertigung von Automobilen unter Henry Ford.

Die dritte industrielle Revolution entstand Ende der 70er Jahre mit Aufkommen des Computers in der Arbeitswelt. Unter anderem erledigten Automaten komplexe Arbeiten mit einer Präzision, die für Menschen nicht realisierbar ist. Verantwortlich für die vierte industrielle Revolution bzw. Industrie 4.0 zeichnet allen voran das Internet, über das Produkte und Prozesse verknüpft werden. Systeme werden nun über die Produktionskette hinaus entlang der gesamten Wertschöpfungskette miteinander vernetzt.²

1. Erste industrielle Revolution: Dampfmaschinen und mechanische Produktionsanlagen ersetzen zunehmend menschliche Arbeit
2. Zweite industrielle Revolution: Elektrische Energie leitet die Massenproduktion ein
3. Dritte industrielle Revolution: Computer und Automaten revolutionieren die Arbeitswelt
4. Vierte industrielle Revolution / Industrie 4.0: Verknüpfung von Produkten und Prozessen via Internet

Die Einreihung der Industrie 4.0 in die Revolutionen soll den umwälzenden Einfluss der Technologie auf die Industrie zum Ausdruck bringen. Die Bezeichnung „4.0“ leitet sich von der Versionsnummerierung bei Software-Produkten ab und unterstreicht die Bedeutsamkeit des digitalen Wandels.

Entstehung

Erstmalig trat der Begriff Industrie 4.0 auf der Hannover-Messe 2011 durch die Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft der Bundesregierung an die Öffentlichkeit. In der Folgezeit entstand der Arbeitskreis Industrie 4.0, der sich unter anderem aus Vertretern der Wirtschaft, Wissenschaft und Forschungsunion zusammensetzte. 2013 legte der Arbeitskreis Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 vor.

Auf Initiative des Digitalverbunds BITKOM, des Metallindustrieverbands VFM sowie des Elektroindustrieverbands ZVEI wurde die Plattform Industrie 4.0 initiiert, um die Umsetzungsempfehlungen aufzugreifen. Die Plattform wird seither stetig ausgebaut und obliegt mittlerweile dem BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) und BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung).³

Print 4.0

Druckindustrie 4.0

Die fortschreitende Entwicklung der Digitalisierung und Vernetzung hat Einzug in zahlreiche Fertigungsbereiche gehalten, mitunter in der Druckindustrie. In diesem Zuge hat der Fachverband Druck- und Papiertechnik im VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) das Projekt Print 4.0 ins Leben gerufen. Ziel des Projekts ist es, offene Schnittstellenstandards für eine durchgängige digitale Prozesskette zu erarbeiten. Druckereien sollen beispielsweise ihre Produktion flexibler gestalten sowie Arbeitsabläufe optimieren und automatisieren.⁴⁵

Textildruck 4.0: Print-on-Demand

Im Textildruck-Bereich bildete der digitale Textildruck (DTG) das Fundament für 4.0-Möglichkeiten. Die DTG-Druckmaschinen lieferten mit der Zeit immer bessere Druckergebnisse, sodass sie mittlerweile kaum von Siebdruckerzeugnissen zu unterscheiden sind. Da die Digitaldrucker die Druckmotive wie ein Tintenstrahldrucker direkt auf das Medium bzw. Textil drucken, ist die Herstellung von Print-Produkten ab einer Stückzahl von 1 möglich. Im Vergleich zum Siebdruckverfahren, das sich aufgrund aufwendiger Druckeinrichtungen nur für größere Auflagen eignet, folgt der DTG-Druck damit dem Beispiel der flexiblen Produktionsart Mass Customization ab Losgröße 1.

Mit dieser neuen Perspektive entstand das Geschäftsmodell Print-on-Demand (POD), also Druck auf Nachfrage. Kunden können nun einzelne Print-Produkte nach individuellen Wünschen selbst gestalten und kostengünstig bedrucken lassen. Eine Weiterentwicklung stellt die Verknüpfung einer POD-Plattform mit Shopsystemen dar. Das bedeutet, dass Shopbetreiber ihren Onlineshop mittels einer Schnittstelle an eine POD-Plattform anbinden. Bestellt ein Kunde im Shop ein Produkt, wird dies automatisch an den POD-Anbieter übermittelt. Letzterer übernimmt nach dem Dropshipping-Prinzip sowohl die Produktion als auch den direkten Versand an den Kunden (Print-Fulfillment).

Neben Shopsystem-Anbindungen existieren viele weitere POD-Geschäftsmodelle wie zum Beispiel POD-Kampagnen oder Markplatzseiten. In der Regel verfolgen dabei POD-Anbieter die gleichen Ziele wie Industrie 4.0, wie etwa eine flexible Produktion, die intelligente Vernetzung von Maschinen und Herstellungsprozessen sowie möglichst automatisierte Abläufe.