4-ZERO-Factory

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Die Vision und ihre Handlungsfelder

Innovationsführerschaft in der Industrie im Umbruch

Die Welt ist im Wandel: Ein globaler Wettkampf um die industrielle Vorherrschaft wird politisch und medial zunehmend mehr angeheizt. Gleichzeitig gibt es einen dynamischen Fortschritt in der Informationstechnologie, der zu einer ganzheitlich positiven Problemlösung und Entwicklung beitragen kann. Wir sind überzeugt, dass die Evolution zur smarten Fabrik der Zukunft in den kommenden Jahren mit einem klaren Fokus auf die notwendigen, Handlungsfelder einen enormen Innovationspush erleben wird.

Das Zielbild: 4-ZERO-Factory

Orientierung für den digitalen Transformationswettkampf

Unserer Erfahrung nach sind das die zentralen Technologiefelder mit größtem Impakt für den digitalen Fortschritt in der Fertigungsindustrie:

Das Potenzial der Digitalisierung in der Industrie wird voll ausgeschöpft, wenn in industriellen Wertschöpfungsnetzwerken eine gemeinsame Datennutzung ermöglicht wird, ohne dass wettbewerbsrelevante Unternehmensinformationen gefährdet sind. Industrielle Daten-Ökosysteme wie Catena-X fördern durch die Schaffung gemeinsamer Standards und Protokolle einen offenen, interoperablen und sicheren Datenaustausch entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Im Engineering bildet die Datendurchgängigkeit eine wesentliche Basis für effizientes und kollaboratives Arbeiten, was nicht nur durch IT-Architekturen, sondern auch durch gemeinsame Informationsmodelle unterstützt wird. Organisationen wie die IDTA, OPC-Foundation, AutomationML e.V. und der VDMA haben Standards entwickelt, die verschiedene Technologien interoperabel machen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die sogenannte Verwaltungsschale, eine digitale Lebenszyklusakte, die mittels standardisierter Datenmodelle und Schnittstellen den Zugriff auf relevante Assets und Dienste erleichtert, Doppelarbeiten reduziert und einen effizienten Datenhaushalt fördert. 

Kombiniert man die Reaktionsfähigkeit von Edge-Computing mit der Skalierbarkeit großer Cloud-Plattformen in einem Cloud-Edge-Kontinuum, so ergeben sich viele neue Optimierungsansätze. Bei Bedarf kann die Verarbeitung von Daten direkt in Echtzeit im Umfeld der Produktionsanlagen erfolgen. Die simultane Anbindung an eine skalierungsfähige Cloud-Infrastruktur ermöglicht eine Verbesserung der Systemzuverlässigkeit und -verfügbarkeit durch virtuelles Testen von Steuerungsprogrammen an ganzheitlichen digitalen Zwillingen in der Cloud im Vorfeld von Remote-Updates der Edge-Devices. Durch Nutzung von Standardhardware in Verbindung mit maßgeschneiderter Software können Wartungszeiten reduziert und die Produktivität erhöht werden. Heterogenität und Komplexität der Automatisierungstechnik können durch Überwindung der IT-OT-Lücke und Schaffung offener Schnittstellen für eine nahtlose Integration verschiedener Systeme und Anwendungen reduziert werden. 

Die außerordentlich dynamischen Fortschritte der letzten Jahre im Bereich der Künstlichen Intelligenz sind auch für die Fabrik der Zukunft von essenzieller Bedeutung. Eingeführt 2017, haben Transformers die KI-Forschung revolutioniert. Sie sind die Basis für große Sprachmodelle wie GPT und BERT und haben bedeutende Fortschritte im Verständnis natürlicher Sprache und anderer sequenzieller Daten ermöglicht. Selbstüberwachtes Lernen ist ein Schlüsselprozess, der es diesen Modellen ermöglicht, aus einer breiten Basis von ungelabelten Daten zu lernen, bevor sie für spezifische Aufgaben trainiert werden. Weitere wichtige technologische Entwicklungen betreffen Graph Neural Networks (GNN), Differentiable Programming oder Generative Adversarial Networks (GANs). Obwohl dies aktuell noch ein reines Forschungsthema ist, könnte mittelfristig auch die Kombination von Quantum Computing und maschinellem Lernen die exponentielle Beschleunigung bestimmter KI-Algorithmen ermöglichen. 

Ein Digital Twin ist eine digitale Repräsentation eines physischen Objekts, Prozesses oder Systems, die eine Simulation, Überwachung und Analyse von realen Produktionsanlagen und -prozessen in Echtzeit ermöglicht. Er kann eine vorausschauende Wartung unterstützen, dazu beitragen, Betriebsabläufe zu verbessern und das Training von Mitarbeitern in einer sicheren, virtuellen Umgebung vereinfachen. Das Industrial Metaverse ist eine vernetzte virtuelle Umgebung, die Virtual Reality, Augmented Reality und Künstliche Intelligenz kombiniert und neue Möglichkeiten für globale Echtzeit-Kollaboration, effizientere Lieferkettenintegration, beschleunigte Innovationszyklen und die Kundeninteraktion eröffnet. Die Kombination von Digital Twins und dem Industrial Metaverse ist ein Schlüssel zu intelligenten, flexiblen Produktionsumgebungen und bildet die Basis für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle in der Ära der Industrie 4.0.

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2024-07-01T12:07:55+02:00
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