Untersuchung der Technologien und Infrastrukturen der Industrie 4.0

Vor- und Nachteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik


Hausarbeit, 2018

21 Seiten, Note: 2.0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungs Verzeichnis

1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Ziel
1.3 Motivation
1.4 Aufbau der Arbeit

2. Grundlagen
2.1 Logistik
2.1.1 Definition
2.1.2 Subsysteme der Logistik
2.2 Erste bis vierte industrielle Revolution

3. Hauptteil
3.1. Methodisches Vorgehen
3.2. Ergebnisse
3.2.1. Infrastrukturen
3.2.1.1. Cloudcomputing
3.2.1.2. Sensoren und Aktoren
3.2.1.3. RFID
3.2.2. Technologien
3.2.2.1. Big Data Analysen
3.2.2.2. IPv6
3.2.2.3. Cyber physikalische Systeme
3.2.3. Vorteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik
3.2.3.1. Sicherheit
3.2.3.2. Transparenz
3.2.3.3. Prozessoptimierung
3.2.3.4. Arbeitsplätze und Mitarbeiter
3.2.4. Nachteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik
3.2.4.1. IT-Sicherheit
3.2.4.1.1. Datenschutz
3.2.4.1.2. Datensicherheit
3.2.4.2. Komplexität
3.2.4.3. Robustheit und Wartung
3.2.4.4. Einstiegskosten
3.2.4.5. Arbeitsplätze und Mitarbeiter
3.3. Auswertung und Diskussion

4. Schluss
4.1. Fazit
4.2. Reflektion
4.3. Ausblick

Literaturverzeichnis

Intemetquellen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Google Trend Industrie 4.0

Abbildung 2: Subsysteme der Logistik

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

1.1 Problemstellung

Die vierte industrielle Revolution oder der Begriff Industrie 4.0 wurde ab 2012 präsenter, was folgende Abbildung wiederspiegelt, welche die Häufigkeit der Google Anfragen für den Begriff Industrie 4.0 zeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Google Trend Industrie 4.0 Quelle: google.de/trends Interesse im zeitlichen Verlauf

Das hohe Interesse kann dadurch erklärt werden, dass die Industrie 4.0 große Chancen für Unternehmen verspricht. Eine sehr abstrakte Darstellung der Chancen ist, dass in sämtlichen Branchen durch Sensoren an Maschinen, Anlagen und Gegenständen große Datenmengen erzeugt und ausgewertet werden.[1] Operative-, taktische-, strategische- und Echtzeitentscheidungen werden von Mensch und Maschine basierend auf diesen Daten­getroffen.

Dadurch wird klar, dass Technologien und infrastrukturelle Komponenten im Mittelpunkt stehen, weil sie die Datengrundlage schaffen und die Daten auswerten. Aus diesem Grund ist die Untersuchung der möglichen Technologien und Komponenten von zentraler Bedeutung für Unternehmen die sich in Richtung Industrie 4.0 weiterentwickeln wollen.

1.2 Ziel

Das Ziel dieser Seminararbeit ist, die Technologien und infrastrukturellen Komponenten der Industrie 4.0 zu erklären, sowie die Vor- und Nachteile der vierten industriellen Revolution in der Logistikbranche aufzuzeigen.

1.3 Motivation

Das Hauptinteresse an dieser Arbeit entstand durch meine sechsjährige Tätigkeit in der Firma Locanis AG. Wir entwickeln und vertreiben ein Lagerverwaltungssystem, um Ressourcen und Prozesse innerhalb eines Warenlagers zu optimieren. Auch hier sind Erfahrungen im Bereich der klassischen Intralogistik, sowie die durch die Industrie 4.0 entstandene Intralogistik, essenziell.

1.4 Aufbau der Arbeit

Um eine Einführung in die Theorie zu geben, werden zu Beginn der Arbeit auf die Definition der Logistik und deren Subsysteme eingegangen. Anschließend werden die ausschlaggebenden Faktoren der vier industriellen Revolutionen behandelt. Im ersten Abschnitt des Hauptteils werden die grundlegenden technologischen und infrastrukturel­len Bestandteile beleuchtet. Im darauffolgenden Abschnitt werden die Vor- und Nachteile in der Logistik basierend auf den vorher untersuchten Technologien und Infrastrukturen erläutert und mit Beispielen aus der Praxis verdeutlicht. Im Kapitel 3.3. werden die Vorteile und Möglichkeiten, den Nachteilen und Einschränkungen gegenübergestellt. Im letzten Kapitel wird ein Fazit gezogen und die Arbeit kritisch reflektiert, sowie ein mög­licher Ausblick in die Zukunft gegeben.

2. Grundlagen

2.1 Logistik

In den verschiedenen Stufen der industriellen Revolution hat die Logistik eine entscheidende Rolle gespielt. Es musste damals wie heute ein einheitlicher Materialfluss zwischen Lieferanten, Unternehmen und Kunden gewährleistet werden. Ist das nicht der Fall, entstehen einerseits Ausfallzeiten der Produktion durch fehlende Rohstoffe, Be­triebsmittel, etc. und andererseits Unzufriedenheit bei den Kunden durch verzögerten Auslieferungen.

2.1.1 Definition

In der Praxis ist die Seven-Rights-Definitionen nach Powlman etabliert. Er beschreibt die Logistik wie folgt: ״Sicherung der Verfügbarkeit des richtigen Gutes, in der richtigen

Menge, im richtigen Zustand, am richtigen Ort, zur richtigen Zeit, für den richtigen Kunden und zu den richtigen Kosten.“[2]

2.1.2 Subsysteme der Logistik

Die Logistik wird in folgende Subsysteme unterteilt die im Rahmen von aufeinanderfolgenden Stufen durch einen Material- und Informationsfluss verbunden sind. (Siehe Abbildung 2)

Beschaffungslogistik ist mit dem Markt verbunden und stellt die Verbindung zwischen der Distributionslogistik des Lieferanten und der Produktionslogistik dar. Darunter fallen Güter wie Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe, Kaufteile und Handelswaren.[3]

Die Produktionslogistik ist die Verbindung zwischen der Beschaffüngslogistik und der Distributionslogistik. Sie beschreibt die Versorgung der Produktion mit Gütern und den Materialfluss durch die Produktion Z.B. Produktionsstraßen, Fließband. Ein weiterer Bestandteil ist das Einlagem der Zwischen- oder der Endprodukte in das Zwischen- oder Absatzlager.[4]

Die Distributionslogistik ist wie die Beschaffüngslogistik mit dem Markt verbunden. Durch dieses Logistiksystem werden Produktionslogistik und die Beschaffüngslogistik des Kunden verbunden. Die Distributionslogistik umfasst die Belieferung des Kunden direkt aus der Produktion oder aus einem regionalen Auslieferungslager.[5]

Die Entsorgungslogistik hegt zwischen der Produktionslogistik, den Beseitigungsinsti­tuten (z. B. Verbrennungsanlagen oder Deponien) und dem Kunden. Bei der Produktion lassen sich in diesem Sinne zwei Arten von Erzeugnissen unterscheiden. Das Erste ist das Zielprodukt, welches an die Distributionslogistik weitergereicht wird. Das Zweite sind die Rückstände, zu denen auch Retouren, Verpackungen und Behälter zählen.[6] Rück­stände sind laut §2 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes (KrW/AbfG) Sekundärroh­Stoffe, wenn sie nach Maßgabe des Gesetzes verwertbar sind. Ist dies nicht der Fall han­delt es sich wiederum um Abfälle.[7] Die Rückstände werden je nach Möglichkeit des Un­tem ehm ens recycelt, der Produktion als Sekundärrohstoff wieder zugeführt (z. B. Leer­gut, Behälter und Verpackungen) oder als Abfall an ein Beseitigungsinstitut weitergegeben. Die Flussrichtung der Entsorgungslogistik kann der übrigen logistischen Subsysteme entgegengesetzt sein.8

Abbildung 2: Subsysteme der Logistik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: in Anlehnung an Groß, c., Pfenning, R., Professionelle Softwareauswahl imd -einftihrimg in der Logistik, 2017 s 34

Die Ersatzteillogistik wird zwischen Anbieter- und Abnehmerersatzteillogistik unter­schieden. Auf Anbieterseite bedeutet die Ersatzteillogistik eine Lieferungsgewährleis­tung der Teile, Gruppen oder vollständigen Erzeugnisse die fehlen, beschädigt oder ver­schlissen sind, was über den Kundendienst abgewickelt wird. Auf Abnehmerseite wird wiederum das beschaffen, lagern und verwenden für die Instandhaltung der Ersatzteile verstanden.

2.2 Erste bis vierte industrielle Revolution

Die erste industrielle Revolution startete ca. 1750 mit der Dampfinaschine, wodurch Ar- beits- und Kraftmaschinen ermöglicht wurden und die Industrialisierung massiv vorangetrieben hat.[8] [9]

Die zweite industrielle Revolution begann Anfang des 20. Jahrhunderts und ist geprägt durch die Einführung der Fließbandarbeit. Die Serienproduktion und die Arbeitsteilung ließen eine größere und kostengünstige Produktvielfalt entstehen, woraus sich eine Kon­sumgesellschaft bildete. Ebenfalls Bestandteil ist die Entdeckung des wirtschaftlichen Nutzens des Erdöls und die dadurch erst möglich gewordene Entwicklung des Verbrennungsmotors. Dies hat wiederum der Automobilindustrie starken Auftrieb gege­ben.

Die dritte industrielle Revolution ist Global nicht einheitlich. In dieser Zeit legte Deutsch­land den Fokus auf die Automatisierung und Robotik der Fertigungsprozesse. Andere Industrienationen, wie die USA, outsourcten diese Bereiche in Billiglohnländer und konzentrierten sich hauptsächlich auf die Dienstleistung. Deshalb fand in Deutschland die dritte industrielle Revolution statt, während in den USA an der IT Revolution gearbeitet wurde.[10] Die dritte Revolution begann Ende der 60er mit dem Computer bzw. der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) welche aufwändige Relaissteuerungen ersetzt hat.[11] Durch die Weiterentwicklung der Microelektronik eröffneten sich immer mehr Möglichkeiten, sodass die Automatisierungen und Robotik die Industrie wieder veränderten. Arbeitsschritte die vorher von Menschen ausgeführt wurden, erledigen nun Roboter. Der Mensch überwacht oder greift lediglich bei Störungen ein. Prototypen werden vorher am Computer gezeichnet und getestet bevor physisch etwas hergestellt wird. Die Wertschöpfungsprozesse werden ebenfalls erst am Computer simuliert bevor sie umgesetzt werden.[12]

Die vierte industrielle Revolution oder in den USA, die dritte industrielle Revolution wurde durch das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, I0T) ausgelöst.[13] Das Inter­net der Dinge beschreibt ein nahtloses kommunizierendes Netzwerk aus sämtlichen Objekten (z.B. Handys, Sensoren, Maschinen, Gebäuden, Autos, Kühlschrank), die Daten erzeugen. Diese Daten werden auf dem Objekt selber und/oder auf weiterfährenden Systemen gespeichert, analysiert und weiterverwendet. Im deutschsprachigen Raum wird die vierte industrielle Revolution auch Industrie 4.0 genannt. Der Begriff stammt aus dem ersten IT-Gipfel 2006 der deutschen Bundesregierung am Hasso-Plattem-Institut in Potsdam. Ausschlaggebend für ein kommunizierendes Netzwerk sind sogenannte Cyber­physische Systeme (CPS), welche die physische und virtuelle Welt verbinden.[14]

3, Hauptteil

3.1. Methodisches Vorgehen

Durch eigene Erfahrungen und die Online Literatur Recherche wurde die Grobgliederung erstellt. Schlüsselwörter für die Recherche waren ״Industrie 4.0“, ״I0T“, ״Logistik 4.0“, ״Industrielle Revolution“ und ״Digitale Revolution“, mit denen in der FOM Online Literaturrecherche, Statista und Google Scholar gesucht wurde. Nachdem die grobe Glie­derung erstellt war, wurde der Dozent zu Rate gezogen, um zu prüfen ob diese und die

Forschungsfrage den Anforderungen entspricht. Aus der vorhandenen Literatur der ersten Recherche kristallisierten sich neue Schlüsselwörter heraus, die im weiteren Vorgehen behandelt wurden. Schlüsselworte sind ״Logistiksysteme“, ״Warehouse Management“, ״Seven Rights Definition“, ״RFID“, ״Big Data“ und ״Cloud“. Anschließend wurde mit der Ausarbeitung der Arbeit begonnen und die Gliederung dynamisch durch weitere Er­gebnisse, der gefundenen Literatur, angepasst.

3.2. Ergebnisse

3.2.1, Infrastrukturen

3.2.1.1, Cloudcomputing

Cloud-Computing sind aus dem Intranet oder Internet verwendbare IT-Ressourcen, die selbst konfigurierbar, skalierbar und endgeräteunabhängig sind. Kosten entstehen nach Nutzen. Cloud-Computing kann mit vier verschiedenen Architekturen realisiert werden. Das ist zum einen die Private Cloud, die im eigenen Unternehmen gehostet wird und nur aus dem Intranet oder über eine VPN Verbindung erreichbar ist. Eine weitere Art ist die Public Cloud, die von einem bestimmten Provider gehostet und von verschiedenen Kunden verwendet wird. Diese ist in der Regel aus jedem Netz erreichbar. Eine dritte Möglichkeit stellt die Hybrid Cloud dar. Sie ist eine Mischung aus Public Cloud und Private Cloud. Zu guter Letzt gibt es die Community Cloud, in der sich Firmen zusam­menschließen und die Cloud bei einer dieser Firmen oder bei einem externen Dienstleister hosten. Die Cloud wird nur von den beteiligten Unternehmen verwendet.

Bei diesen Architekturen können verschiedene Dienste angeboten werden. Hier werden folgende drei bekannte Services unterschieden:[15]

1. Infrastructure as a Service (IaaS) schafft die Möglichkeit seine Infrastruktur virtuell zu erstellen und zu konfigurieren.
2. Platform as a Service (PaaS) ermöglicht Plattformen wie Z.B. Entwicklungsum­gebungen oder Big Data Plattformen zur Verfügung zu stellen.
3. Software as a Sevice (SaaS) stellt nur die Software bzw. ein Programm bereit.

Jede dieser Architekturen kann für die Industrie 4.0 verwendet werden, jedoch muss dazu gesagt werden, dass die aktuellen Möglichkeiten bei Echtzeitkritischen Prozessen durch zu hohe Latenzzeit und zu geringe Verfügbarkeit nicht ausreicht. Außerdem muss damit gerechnet werden, das eine hohe Anzahl an Verbindungen durch die verschiedenen Objekte entstehen wird.[16] Um diese Herausforderungen zu lösen, werden folgende Dienste, in dieser Reihenfolge, als Meilensteine[17] angesehen:

1. Historische Prozessdatentrends als Dienst (Historian as a Service)
2. Nutzerschnittstellen als Dienst (HMI as a Service)
3. SPS als Dienst (PLC as a Service)
4. Steuerungsalgorithmen als Dienst (Control as a Service)

3.2.1.2, Sensoren und Aktoren

Sensoren werden zum Messen bzw. zur Wahrnehmung von physischen Einheiten ver­wendet. Es wird beispielsweise der Druck, das Licht, die Geschwindigkeit, die Anzahl oder das Gewicht gemessen. Auch Scanner, die Daten von einem Barcode oder anderen Speichermedien lesen, sind Sensoren. Diese wandeln aufgenommene physische Daten in elektrische Signale um. Das Gegenstück dazu ist der Aktor, welcher das elektrische Sig­nal zurück in Z.B. Druck, Geschwindigkeit etc. umwandelt und somit die Maschine oder Anlage steuert.[18] Erst wegen der günstigen Sensorenpreise konnte jedes Objekt mit einem oder mehreren Sensoren ausgestattet werden und machten die Infrastruktur wirtschaftlich.[19]

3.2.1.3, RFID

Das RFID System (Radio Frequency Identification) ist auch eine Art Sensor und wird in der Literatur häufig in Use Cases verwendet. Deshalb wird es im Folgenden genauer er­läutert.

Das RFID System hat 4 Bestandteile. Der erste ist der Transponder auch RFID Chip, Funk Chip oder Tag genannt, auf dem Daten in Form eines Nummern Codes gespeichert sind. Dazugehörig das Lesegerät sowie die Software und die Datenbank. Bei den Transpondern gibt es zwei unterschiedliche Arten. Der passive und aktive Transponder. Der passive Transponder besitzt keine eigene Energiequelle d.h. er wird durch das Lesegerät elektromagnetisch aktiviert. Der aktive Transponder besitzt eine eigene Energiequelle und kann somit auch selbstständig senden und empfangen.[20]

In der Industrie 4.0 können Transponder an Objekten wie z.в. Behälter, Produkte, Gebinde, Maschinen und Anlagen angebracht. Dadurch können die Objekte durchgehend und eindeutig identifiziert werden. Deshalb werden automatisierte Entscheidungen ermöglicht.21 22 Mit RFID Systemen können auch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) gesteuert werden. Dafür werden Tags in gewissen Abständen im Boden eingelassen. Durch Scannen dieser Tags kann die Position bestimmt und korrigiert werden.[21] [22] [23]

3,2,2, Technologien

3.2.2.1, Big Data Analysen

Bei Big Data handelt es sich um Daten, welche die Möglichkeit von herkömmliche Hard­ware zur Datenerfassung, Datenverarbeitung und Datenanalyse übersteigt.[24] Hier wird in der Literatur häufig von den sogenannten 5״V's von Big Data“ gesprochen, welche Big Data wie folgt definiert:[25]

Volumen: Datenmenge ab Terabytes

Variety: Verschiedene Datenstrukturen wie Bilder, Videos und Texte Velocity: Übertragung und Auswertung in Echtzeit Value: Neue Werte für das Unternehmen Validity: Widerspruchsfreiheit der Daten

Sämtliche Sensordaten und Logdateien werden im Millisekundentakt an das CPS ge­schickt und in die Big Data Datenbank gespeichert, aufbereitet und analysiert. Die Daten werden mithilfe von Complex Event Processing (СЕР) verdichtet. СЕР erkennt außerge- wohnliche Werte, Trends wie steigende Temperatur oder Fehlerrate und bestimmt Mini­mum, Maximum und Durchschnittswerte über einen gewissen Zeitraum. Durch diese Werte können Z.B. Produktionsqualität vorausgesagt und wenn die erwünschte Qualität nicht erreicht wird, automatisiert optimale Gegenmaßnahmen ergriffen werden.[26]

3.2.2.2. IPv6

Der IPv6 Adressraum ist 2128 Adressen groß was insgesamt 340,28 Sextillionen IP Adressen bedeutet. Dies ermöglicht jedem Objekt eine eigene öffentliche IP Adresse zuzuweisen, was mit dem IPv4 Standard nicht möglich ist, da es zu wenige IP Adressen gibt. Sensoren und andere Objekte sind somit eindeutig identifizierbar. Aus diesem Grund können Objekte mit einer IPv6 Adresse von jedem andere Objekt Informationen empfangen und zu jedem anderen Objekt Informationen senden.

3.2.2.3. Cyber physikalische Systeme

Durch Cyber physikalische Systeme (CPS) wird die reale und virtuelle Welt miteinander verbunden. Daten der Sensoren und Steuerungsbefehle für die Aktoren werden von dem CPS empfangen und gesendet.[27] Objekte in diesem Netzwerk können miteinander kom- miin izi eren und sich gegenseitig steuern und triggern, wodurch eine vertikale Integration in der Produktion und Logistik entsteht. Das CPS soll ebenfalls über Firmengrenzen hin­weg kommunizieren und arbeitet somit mit einer Infrastruktur wie das Internet. Durch diese Kommunikation werden Firmennetzwerke horizontal integriert. Um den aktuellen Zustand des Produktes darzustellen, werden sämtliche Sensordaten mit Geschäftsdaten und den Kontextinformationen zu einem sogenannten ״virtuellen Zwilling“ zusammen­gefügt. Damit wird die virtuelle- und physische Welt noch enger miteinander verbunden.[28]

3.2.3, Vorteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik

3.2.3.1, Sicherheit

Da in der Logistik mit schweren Gerätschaften wie Gabelstaplern gearbeitet wird, ist die Sicherheit der Mitarbeiter ein wichtiges Thema. Durch Sensoren am Stapler, wird die Umgebung gescannt und wenn die Gefahr einer Kollision entsteht, wird der Motor gestoppt. Solche Technologien unterstützt den menschlichen Fahrer. Autonome Transportsysteme die sich den gleichen Arbeitsbereich mit Menschen teilen, werden dadurch erst möglich.[29] Sie verhindern ebenfalls die Gefahren die durch menschliche Fehler wie Übermüdung, Überarbeitung oder Unaufmerksamkeit, auf Grund von zu routinierter und eintöniger Arbeit verursacht werden.

3.2.3.2. Transparenz

Durch den Einsatz von Sensoren, ist es möglich Standort und je nach Ausstattung des Sensors andere wichtige Informationen wie Temperatur, Druck, etc. zu ermitteln. Dazu kann durch CEP im Falle einer Überschreitung von Grenzwerten, Warnungen und andere Informationen an die jeweiligen Mitarbeiter gesendet werden. Unter der Voraussetzung, dass der oder die Sensoren mit dem Internet verbunden sind, ist es egal ob sich das Objekt auf einem LKW, Flugzeug, Schiff, Zug oder in einem Lagerhaus befindet. In der Praxis kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass auf dem Ozean oder im Flugzeug eine Verbindung hergestellt werden kann. Es ist deshalb nötig die entsprechenden Daten zwischen zu puffern. Wenn die Sensoren wieder eine Verbindung herstellen können, werden die gespeicherten Daten an das CLP weitergeleitet. Dadurch sind die Umweltda­ten lückenlos vorhanden. Die Position kann auch bei fehlendem Mobilfunknetzwerk durch GPS bestimmt werden. Ist das nicht möglich, gibt es alternativ auch Plattformen wie flightradar24.com oder opensky-network.org für Flugzeuge und vesseltracker.com für Schiffe. Auf diesen Plattformen erhält das System die aktuelle Position des jeweiligen Transportmittels. Die technische Anbindung an das CLP erfolgt über ein Application Programming Interface (API).

3.2.3.3. Prozessoptimierung

Durch die Big Data Analyse werden komplexe Zusammenhänge Bereichs-, Standort und Untemehmensübergreifend sichtbar. Mithilfe dieser Auswertungen können die Prozesse optimiert werden. Durch Systeme wie ״Smart Port Logistics“ werden Ankunftszeiten und Abfahrzeiten der Schiffe, LKWs und Züge, Verkehrsmeldungen, sowie Informationen über Brücken etc. zusammengeführt. Durch die intelligente Vernetzung werden Routen und Auslastungen verbessert,[30] der Warenumschlag optimiert und somit Wartezeiten ver­ringert. Realisierbar wird dies durch Cloud basierte IT Systeme, die eine einfache Ein­bindung der Speditionen[31] und anderer Partner ermöglichen. Durch diese Performance­Verbesserung wird der Gewinn maximiert.

3.2.3.4. Arbeitsplätze und Mitarbeiter

Die vierte industrielle Revolution schafft Arbeitsplätze im Hochlohnsektor. Es werden mehr Ingenieure, Entwickler sowie Personen die koordinieren und Entscheidungen treffen können benötigt. Für diese Stellen steigt dadurch auch die Arbeitsplatzsicherheit. Menschen geben Produktionsstrategien vor und überwachen die Standortübergreifenden, komplexen und selbstorganisierten Prozesse.[32]

Durch diese Komplexität müssen die Informationen, die der Mensch für die Entscheidung benötigt verständlich zur Verfügung gestellt werden. Es werden dafür interaktive Assistenzsysteme verwendet, um den Mitarbeiter bei der Installation, Bedienung und Op­timierung zu unterstützen.

Auch für die Gesundheit der Mitarbeiter kann gesorgt werden. Voraussetzung ist, dass die Gesundheitsdaten der Mitarbeiter bekannt sind und sie verwendet werden dürfen. Physisch belastende Arbeiten, wie beispielsweise Kommissionierung von Waren, können dadurch für die Mitarbeiter besser geplant werden. Gesundheitsdaten der Mitarbeiter wer­den mit Bewegungsprofden der auszuführenden Arbeit und der dazugehörigen Belastung verknüpft. Durch die Zusammenhänge, können die Aufträge so an die Mitarbeiter verteilt werden, dass jemand mit Rückenprobleme keine schweren Gegenstände heben muss.[33]

3,2,4, Nachteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik

3.2.4.1. IT-Sicherheit
3.2.4.1.1. Datenschutz

Durch Sensoren, Informationssysteme und Datenbanken entstehen viele personenbezogene Daten, die gespeichert und ggf. mit anderen Unternehmen geteilt wer­den. Wenn alle Unternehmen Informationen und Daten miteinander teilen, würde jede Person bei jedem weiteren Einkauf gläserner werden. Obwohl der Datenschutz regelt, dass Daten nicht ohne Einverständnis weitergegeben oder verkauft werden dürfen, ist das Risiko das diese missbraucht werden hoch. Es ist jedoch nicht nur ein Risiko für den Kunden, sondern auch für den Mitarbeiter. Unternehmen könnten Bewegungsprofile oder Gewohnheitsdaten auswerten, um ineffiziente Mitarbeiter zu entlassen.[34] Hier muss der Betriebsrat des jeweiligen Unternehmens, unter der Berücksichtigung des Datenschutzes, die Nutzung verhandeln. Dabei muss abgewogen werden, ob die Vorteile einer Verwendung von sensibler Daten diese auch rechtfertigt.

3.2.4.1.2. Datensicherheit

Durch die horizontale untemehmensübergreifende Vernetzung, muss es viele Schnittstellen zu unterschiedlichen IT Systemen geben. Es können interne oder auch ex­teme IT Systeme sein. Hacker können über Schnittstellen oder unsichere IT-Systeme eindringen und Daten manipulieren, wodurch Systeme beeinflusst werden. Das kann dazu führen, dass Fehlentscheidungen von Mensch oder Maschine getroffen werden. In der Praxis sind autonom fahrende Flurförderfahrzeuge auf zuverlässige Daten der Sensorik angewiesen. Falsche Daten würden zu einer Fehlverladung führen, was Unzufriedenheit beim Kunden erzeugt. Im schlimmsten Fall führt es zu einem Unfall mit Menschen oder Maschinen.

3.2.4.2. Komplexität

Die Komplexität von Industrie 4.0 ist durch die Einbindung der verschiedenen Bestand­teile hoch. Jedes Objekt welches in der Wertschöpfungskette eine Rolle spielt, muss mit dem CPS verbunden sein und fehlerfreie Werte liefern. Zudem soll die eigene Wertschöpfungskette ebenfalls mit der von Partneruntemehmen zu einem Wertschöpfungsnetzwerk verbunden werden. Die noch nicht vorhandene Standardisierung der Protokolle ist an dieser Stelle eine große Hürde.[35]

3.2.4.3. Robustheit und Wartung

Neben den normalen Wartungsarbeiten die an einem LKW oder Stapler durchgeführt werden müssen, müssen auch Sensoren in festen Intervallen geprüft und wichtige Sensoren vorsorglich getauscht werden. Ansonsten kann dies dazu führen, dass sie fehlerhafte Daten liefern und dadurch Fehlentscheidungen verursachen.

3.2.4.4. Einstiegskosten

Die Einstiegskosten in der Industrie 4.0 sind sehr hoch. Es müssen alle Objekte in der Wertschöpfungskette mit Sensoren und ggf. Aktoren ausgestattet werden. Um mit einem CPS arbeiten zu können, muss die Produktion im besten Fall nur mit Sensorik ausgestattet und umprogrammiert werden. Im schlimmsten Fall komplett erneuert werden.

Die Logistik benötigt autonome Transportsysteme, welche ebenfalls eine gewisse infra­strukturelle Änderung voraussetzt. Mitarbeiter müssen auf diese Änderung in der Produktion und Logistik umgeschult werden. Außerdem entstehen hohe Kosten durch Schnittstellenentwicklungen, zu den verschiedenen Systemen.

3.2.4.5. Arbeitsplätze und Mitarbeiter

Es entstehen einerseits neue Arbeitsplätze, andererseits fallen auch viele Arbeitsplätze im Niedriglohnbereich weg. Menschen werden von Maschinen substituiert. Durch (teil-) autonome Transportsysteme werden in der Produktionslogistik weniger oder sogar keine Staplerfahrer mehr benötigt. In der Distribution und Beschaffungslogistik verhält es sich mit den LKW-Fahrem gleich.

3,3, Auswertung und Diskussion

Die Untersuchung und die praktischen Beispiele zeigen, dass Technologien und Infra­Strukturen die für Industrie 4.0 verwendet werden, sowie Produkte die dafür entwickelt wurden, eine Kombination aus bereits vorhandener Technologien und Infrastrukturen wie Cloud, Big Data, Sensoren und IPv6 sind. Daraus könnte geschlossen werden, dass die Technologien und Infrastrukturen bereits gut etabliert sind und wenig Aufwand entsteht, um die Industrie 4.0 einzuführen und ihre Vorteile zu genießen. Das ist jedoch leider nicht so. Grund ist, dass die Technologien und Infrastrukturen einerseits schon existieren, jedoch andererseits für einen anderen Zweck entwickelt wurden. Ein Beispiel hierfür ist die Cloud. Es arbeiten viele Firmen in verschiedenen Anwendungsbereichen mit der Cloud, jedoch ist sie nicht für echtzeitkritischen Prozessen ausgelegt. Auf ihr sollte kein CPS laufen, welches tausende Sensordaten im Millisekunden Takt von LKWs oder andern Maschinen empfängt, an eine Big Data Datenbank weiterleitet, welche die Daten auswertet, zurück an das CPS gibt und diese ggf. Steuerungssignale sendet. Es wäre nicht vertretbar, da verzögerte Steuerungssignale zu Unfällen mit Sach- oder Personenschaden führen können.

Die Vernetzung mit Partneruntemehmen ist ebenfalls schon vorhanden, jedoch nicht in dieser Tiefe in der die Objekte miteinander kommunizieren. In der Praxis scheitert es daran, dass es keine standardisierten Schnittstellen gibt, wodurch unvorhersehbaren Kosten für Implementierung und die anschließende Verwaltung entstehen. Außerdem müssen diese Schnittstellen und die verbundenen IT-Systeme Sicherheitsanforderungen erfüllen, die noch zu definieren sind. Wenn das erledigt ist und alle anderen Unternehmen ebenfalls angebunden sind, ist erst eine gute Transparenz außerhalb des eigenen Unter­nehmens bzw. Lagers möglich.

Durch die oben genannten Herausforderungen ist es aktuell in der Logistik nicht möglich, eine Unternehmens- bzw. Standortübergreifende Optimierung durchzuführen. Es kann je­doch im kleineren Maßstab Z.B. an nur einem oder zwei Standorten mit Industrie 4.0

[...]


[1] Vgl. Ullrich, A, et al. (2015), s. 92.

[2] Grosvenor E. Plowman (1964) zitiert nach Groß, c., Pfenning, R. (2017), s. 33.

[3] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 189.

[4] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 201.

[5] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 221.

[6] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 247-248.

[7] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 247 RdNr.2.

[8] Vgl. Pfohl, H (2018), s. 247-248.

[9] Vgl. Bauemhansl, T (2014), s. 5.

[10] Vgl. Sendlers, и (2016), s. 5.

[11] Vgl. Bliesener, R, et al. (1997), s. 2.

[12] Vgl. Sendlers, и (2016), s. 5-6.

[13] Vgl. Sendlers, и (2016), s. 5.

[14] Vgl. Huber, D., Kaiser T. (2015), s. 18-19.

[15] Vgl. Langmann, R., Stiller, M. (2015), s. 33-34.

[16] Vgl. Langmann, R., Stiller, M. (2015), s. 32.

[17] Vgl. etnea.rockwellautomation.com, Zugegriffen am 17.02.2018.

[18] Vgl. Vogel-Heuser, в (2014), s. 37.

[19] Vgl. Huber, D., Kaiser T. (2015), s. 17.

[20] Vgl. bundestag.de, Zugegriffen am 20.02.2018.

[21] Vgl. Büttner, K. (2014), s. 123.

[22] Vgl. Büttner, K. (2014), s. 130.

[23] Vgl. Bubeck, A. et al. (2014), s. 223.

[24] Vgl. Merv, A. (2011) zitiert nach Fasel, D., Meier, A. (2016) s. 5.

[25] Vgl. Bachmann, R., et al. (2014) zitiert nach Gadatsch, A. (2017) s. 3.

[26] Vgl. Bauemhansl, T (2014), s. 15-16.

[27] Vgl. Bauemhansl, T (2014), s. 15-16.

[28] Vgl. Huber, D., Kaiser T. (2015), s. 18-20.

[29] Vgl. Bubeck, A. et al. (2014), s. 225.

[30] Vgl. Kagermann, H. (2014), s. 608.

[31] Vgl. Huber, D., Kaiser T. (2015), s. 22-23.

[32] Vgl. Gorecky, D. et al. (2014), s. 526.

[33] Vgl. Günthner, w., et al. (2014), s. 318.

[34] Vgl. Fallenbeck, N., et al. (2014), s. 399.

[35] Vgl. Hoppe, s. (2014), s. 326.

Ende der Leseprobe aus 21 Seiten

Details

Titel
Untersuchung der Technologien und Infrastrukturen der Industrie 4.0
Untertitel
Vor- und Nachteile der vierten industriellen Revolution in der Logistik
Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, München früher Fachhochschule
Note
2.0
Autor
Jahr
2018
Seiten
21
Katalognummer
V436243
ISBN (eBook)
9783668766242
ISBN (Buch)
9783668766259
Dateigröße
511 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Industrie 4.0, Cloud, IoT, Internet of Things, Logistik
Arbeit zitieren
Dominik Horwath (Autor), 2018, Untersuchung der Technologien und Infrastrukturen der Industrie 4.0, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/436243

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