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Reflex-Verlag Thema: Technologie

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Technologie

 

Nie zuvor hat die Technik das Leben der Menschen mehr dominiert als heute. Vor allem die Digitalisierung und die Möglichkeiten des Webs revolutionieren Beruf, Gesellschaft und Privatsphäre. Die spannendsten Themen und Innovationen stehen im Fokus der Veröffentlichungen.

Der bevorstehende Systemwechsel einer über 100-jährigen fossilen in eine postfossile Phase stellt nicht nur Industrie und Wirtschaft vor neue Herausforderungen. Letztendlich geht es darum ein gesellschaftsübergreifendes Bewusstsein für eine nachhaltige Neue Mobilität zu schaffen. (BEM-Präsident Kurt Sigl)

 

Artikel aus Ausgabe 06/2015

Fabrik der Zukunft

Medienpartner: Automatisierte Prozesse

Automatisierte Prozesse

In atemberaubendem Tempo marschiert die Digitalisierung vorwärts. Immer schneller reifen die Möglichkeiten der Nutzung des World Wide Web. Erst sind es die Kontakte von Mensch zu Mensch. Dann die interaktive Kommunikation von Maschine zu Maschine. Schließlich spricht alles miteinander und es herrscht der totale Datenaustausch innerhalb der ganzen Wertschöpfungskette. Die Fabrik der Zukunft entsteht.

Kalifornien, Los Altos, 1966 Crist Drive, in einem der typischen amerikanischen Einfamilienhäuser, schraubten Steve Jobs, seine Schwester Patricia und sein kongenialer Freund Steve Wozniak einst Computer zusammen. Und es fühlt sich beinahe so an, als wäre es gestern gewesen, als Apple etwa ein Jahrzehnt später den Macintosh 128k 1984 auf den Markt brachte, den ersten Personal Computer der Welt mit einer Maus und einer grafischen Benutzeroberfläche. In nur drei Jahrzehnten hat sich die Welt schneller verändert als je zuvor. Seither verändern wir die Art und Weise, wie Menschen spielen, lernen, arbeiten, produzieren und handeln. Es gibt kein zurück. Das Internet als pures Medium ist dabei bereits von gestern, Konnektivität und Vernetzung weltweit lautet die Zauberformel. Kommunikation total, Smartphone, Tablet, Social Media, sind alltäglich. Im Internet der Dinge gehen Anwender in den Kontakt zur realen Welt. Güter wie Fracht, Mobilität, Energie und Maschinen werden von der digitalen Welle erfasst, ausgestattet mit Sensoren und Chips wie rfdis sind Teil des komplexen Ganzen. Die Tür zur Zukunft geht einen Spalt weiter auf. Aus dem Internet der Dinge wächst das Internet of Everything, das Internet von Allem. Es wartet auf Eroberung. Die virtuelle Fabrik ist die Fortsetzung der jüngsten Revolution. Es verbindet Menschen, Prozesse, Daten und Dinge. Und wenn all das zusammen kommt, entstehen ganz neue Möglichkeiten für die Zukunft. Stromausfälle können verhindert, Produktrückrufe vermieden werden – und selbst Verkehrsstaus könnten schon bald der Vergangenheit angehören. Fabriken produzieren in Echtzeit, was Kunden gerade mit ihrem Kauf signalisieren.

Willkommen im Netz der automatisierten Prozesse

Eine Zukunft, in der alle Clouds weltweit vernetzt sind, in dem die Arbeit eines Monats durch automatisierte Prozesse in ein paar Minuten erledigt wird. Intelligente Datenanalysen liefern neue Erkenntnisse, und das Internet von Allem verbindet nahezu jede Person und alle Dinge miteinander. Weniger als ein Prozent der Weltbevölkerung hatte 1995 Zugang zum Internet. Heute sind es bereits mehr als 40 Prozent. Unternehmen stecken in einem Transformationsprozess, ganze Wirtschaftszweige werden modernisiert, einige dürften auch von der Bildfläche verschwinden. Die Fabrik der Zukunft steht dabei im Mittelpunkt. Mit ihr wird real, was Menschen sich wünschen, wie sie leben und arbeiten wollen. Netzwerkgestützte Sensoren sagen in Sydney oder Berlin, wo freie Parkplätze sind. Selbstfahrende Autos finden ohne Umwege ihr Ziel, grüne Welle ist programmiert. LKW und Güterzüge laden ihre Container präzise getaktet in den Logistikzentren auf und ab. Alles ist im Fluss und der Kunde bekommt fast zeitgleich die Produkte, die er braucht. Der Verbrauch an Ressourcen und Zeit wird optimiert. Zumindest ist es diese Vision, die viele Menschen antreibt.

Schub für das Wirtschaftswachstum ist zu erwarten

Unternehmen werden mit dem Internet der Dinge im Jahr 2020 voraussichtlich rund 309 Milliarden Euro erwirtschaften - so eine Studie der Marktforscher von Gartner. Der größte Ertrag soll aus dem Service-Geschäft kommen. Gartner schätzt zudem, dass bis spätestens 2020 rund 26 Milliarden Geräte untereinander vernetzt sind und miteinander kommunizieren - stärker noch, als dies heute Menschen tun. Ein Schlüssel für die Umsetzung der Vision sind effiziente Logistiksysteme. Sie sind die Knotenpunkte, an denen Informationen und Dinge zusammenfinden. Fabriken und Logistikzentren werden in separaten Netzen via Clouds ihren Datentransfer organisieren, eingebunden in ein Supply-Chain-Management-System scm. Wenn Smartphones, Autos, Kühlschränke, Lichtschalter mit Unternehmen kommunizieren, steigen die Sicherheitsrisiken für Unternehmen und Verbraucher gleichermaßen. Ein Gerät mit einem Betriebssystem, das sich zum Internet verbindet, lässt sich mühelos bloßstellen und als Einfallstor benutzen. Sicherheit ist in der Diskussion um die Fabrik der Zukunft ein großes Thema. Sowohl Kundendaten müssen geschützt sein und das Ausspähen von sensiblen Unternehmensinformationen wie einzigartigen Techniklösungen oder Konsistenz muss mit Präventivmaßnahmen verhindert werden. In der IT-Welt ist Redundanz entscheidend. Sollte ein System ausfallen, muss ein anderes dafür einspringen. Das Konzept von geschichteter Security funktioniert sehr ähnlich. Es bleibt allerdings abzuwarten, wie gut Unternehmen in verschiedene Ebenen die Security und die Redundanz in Ebenen verpacken können, um damit die Risiken des Internets der Dinge fern zu halten. Die Digitalisierung der Arbeit birgt neben Chancen aber auch einige Risiken. Die Mitarbeiter müssen umdenken und sich neue Kompetenzen aneignen, um die modernen Produktionsprozesse mitgestalten zu können. Weiterbildungen sind ein wichtiger Punkt, der bei der Integration von Industrie 4.0 in die Unternehmen Pflicht sein sollte. Im Rahmen des Zukunftsprojektes Industrie 4.0 ist Ressourcenschonung ein zentraler Punkt. Schließlich muss die Produktion mit immer weniger Rohstoffen und immer weniger Energie größere Mengen produzieren. Experten streichen nicht nur die Effizienz, sondern auch den Beitrag zum Klimaschutz heraus. Industrie 4.0 ermögliche eine höhere Produktions-, Energie- und Ressourceneffizienz und schaffe damit die Voraussetzungen, um nachhaltig wirtschaftlich produzieren zu können.

Lehre und Forschung stecken mittendrin im Veränderungsprozess

Die Vision Industrie 4.0 ist im Hier und Jetzt angekommen. Experten sind sich sicher, bis spätestens 2025 wird die Smart Factory in Deutschland Realität. Dies geht aus einer aktuellen Studie des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) hervor. Dies wird Auswirkungen auf den Bildungssektor haben. Vieles muss in Lehre und Forschung neu justiert werden. Interdisziplinarität ist der Schlüssel zur Lehre Industrie 4.0, schafft sie doch eine Schnittstelle zwischen Ingenieurwesen und Informatik. Außerdem werden neue Studienschwerpunkte wie künstliche Intelligenz, Embedded Systems und objektorientierte Programmierung in die Curricula integriert. Studierende können weiterhin mit einem klassischen Grundlagenstudium, beispielsweise Informatik oder Maschinenbau einsteigen, welches sie später um einen Schwerpunkt erweitern oder gleich eines der neuen Studienfächer wählen.

Von Karl-Heinz Möller

Artikel aus Ausgabe 03/2015

Industrie 4.0

Medienpartner: Handelsblatt

Sicherheit von Anfang an

Je vernetzter Fabriken sind, desto empfindlicher sind sie gegenüber digitalen Angriffen. Da reicht es nicht mehr aus, die Produktionsanlagen erst dann durch Sicherheitsfunktionen zu ergänzen, wenn es bereits zu Vorfälle gekommen ist. Stattdessen müssen die Hersteller von Industrie-Software Sicherheitsanforderungen schon von Beginn der Entwicklung an berücksichtigen.

In den smarten Fabriken der Industrie 4.0 fließen wesentlich mehr Informationen als in herkömmlichen Anlagen – sowohl zwischen einzelnen Fabrikationsmaschinen und Werkstücken als auch zwischen Auftraggebern und Herstellern. Das sorgt für größere Aktualität und Flexibilität, birgt aber auch Risiken: „Mit der Anbindung bisher autonom agierender Systeme ans Internet entstehen neue Angriffspunkte. Sicherheit und Datenschutz müssen daher einen noch größeren Stellenwert in der Industrie bekommen“, warnte bereits im Jahr 2012 der damalige bitkom-Vizepräsident Volker Smid. Das Ziel solcher Angriffe kann im Datendiebstahl aber auch in der Sabotage der Produktion liegen. Die Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft schätzt den Schaden, der deutschen Firmen durch derartige Angriffe entsteht, auf knapp 44 Milliarden Euro jährlich.

Sicherheit nicht erst nachträglich

Grundlegend für die Abwehr solcher Bedrohungen ist nach Ansicht von Experten „Security by Design“. Dabei handelt es sich nicht um eine konkrete Programmiertechnik, sondern um ein Prinzip, demzufolge Sicherheitsanforderungen bereits zu Beginn der Produktentwicklung berücksichtigt werden müssen. Denn wenn Sicherheitsvorkehrungen einem System erst nachträglich hinzugefügt werden, so wird das schwieriger und teurer – und unter Umständen auch weniger sicher. Zu den Sicherheitsprozeduren, die von Anfang an berücksichtigt werden müssen, zählen die Authentifizierung von Mitarbeitern und Geräten sowie das sichere Speichern von Daten.

Reaktionen in Echtzeit

Die deutsche Industrie entwickelt bereits Konzepte für Security by Design in Fabrikationsanlagen. „Die etablierten IT-Sicherheitsmethoden lassen sich prinzipiell auf die Produktions-IT übertragen“, erklärt Michael Waidner, der Leiter des Fraunhofer-Instituts für Sichere Informationstechnologie. „Im Detail zeigen sich aber deutliche Unterschiede zwischen den beiden Welten und damit Anpassungsbedarf. So müssen zum Beispiel in industriellen Infrastrukturen anders als in der Unternehmens-it Reaktionen in Echtzeit erfolgen.“ Hinzu kommt, dass die Lebenszyklen von Anlagen in der Industrie Jahrzehnte betragen können – statt den überschaubaren Lebenszyklen von einigen Jahren in der Unternehmens-IT. „IT-Sicherheit darf etwas kosten, muss aber im Markt auch belohnt werden“, so Bundesinnenminister Thomas de Maizière. Und der Aufwand, der durch Security by Design entsteht, lohnt sich – nicht nur wegen der Vorteile bezüglich höherer Datensicherheit: Eine konsequente Umsetzung von Security by Design in smarten Industrieanlagen kann für Deutschland zudem einen großen Standortvorteil bedeuten. Folgerichtig fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung seit 2011 drei Kompetenzzentren, die sich mit IT-Sicherheitsforschung und konkret mit Security by Design beschäftigen.

Von Hartmut Schuhmacher