Industrie 4.0 - Herausforderung für Ingenieure

Aus Sicht von Informatikern lieferte die Trendumfrage des Branchenverbandes BITKOM eindeutige Zahlen: Der Themenbereich Industrie 4.0 ist der Aufsteiger des Jahres 2015 und landete mit 42 Prozent der Nennungen zum ersten Mal unter den Top-5 der relevanten High-Tech-Themen - als wichtiger bewerteten die IT-Experten nur die Themen Cloud Computing, Datensicherheit sowie Big Data Analytics.

Im vergangenen Jahr hielten nur 22 Prozent der befragten Informatiker die Digitalisierung des produzierenden Gewerbes für einen relevanten Trend. BITKOM-Professor Dieter Kempf betrachtet Industrie 4.0 als einen existenziellen Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft.

In der neuen digital vernetzen Produktionswelt werden die Übergänge zwischen Informatik, Maschinenbau und Elektrotechnik fließend. Daraus ergibt sich die Frage, welche Perspektiven Ingenieure künftig haben oder ob die Zukunft den Informatikern gehört.


Von der ersten industriellen Revolution zur Industrie 4.0

Bisher haben drei industrielle Revolutionen staatgefunden - jede von ihnen hat die Art und Weise der Warenproduktion, den Grad der Arbeitsproduktivität und auch unseren Alltag grundlegend verändert.
Die erste industrielle Revolution wurde durch die Erfindung der Dampfmaschine eingeleitet. Im Lauf des 19. Jahrhunderts wurden die bisherigen manuellen Produktionsverfahren in immer größerem Umfang obsolet. Im Zuge der Industrialisierung entstanden die sozioökonomischen, technologischen und kulturellen Grundlagen der heutigen Gesellschaft.

Den Begriff der zweiten industriellen Revolution führte der französische Soziologe Georges Friedmann im Jahr 1936 in die Debatte ein. Ihre Anfänge datierte er auf den Übergang vom 19. zum 20. Jahrhundert, als ihre wichtigsten Merkmale beschrieb er einen hohen Grad der Mechanisierung, Elektrifizierung und die Massenproduktion von Gütern. Der Ford T - die Tin Lizzie aus dem Jahr 1914 - kann als ein Symbol für diese Epoche gelten, seine Entwicklung markiert den Übergang zur Fließbandproduktion in der Autoindustrie. Erst durch die Produktion hoher Stückzahlen wurden industriell erzeugte Waren erschwinglich für die breite Masse.

Die mikroelektronische Revolution war seit der Mitte der 1970er Jahre der technologische Kern einer dritten Umwälzung, durch die automatisierte Produktionsverfahren, Computer und Industrieroboter in den Fabrikhallen Einzug hielte.
Von einer vierten industriellen Revolution war zum ersten Mal 2011 die Rede, inzwischen haben sich Industrie 4.0 respektive das "Internet der Dinge" zum progressivsten und zumindest perspektivisch dominierenden technologischen Trend entwickelt.

Was ist das "Internet der Dinge"?

Bei Industrie 4.0 oder dem "Internet der Dinge" geht es darum, dass sich Wertschöpfungsketten immer stärker - und über die Grenzen einer einzelnen Fabrik hinaus - digital vernetzen. Maschinen, Anlagen und Produkte kommunizieren auf dieser eigenständig miteinander.

Wolfgang Wahlster, der Chef des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), beschreibt diesen Vorgang so, dass die Produktionsmittel immer größere Autonomie gewinnen.
Produktionsprozesse - und Produkte - werden in hohem Maße individualisiert, ohne dass der Effekt der großen Stückzahl dabei aufgegeben muss.

Je nach System und Branche halten beispielsweise die Ingenieure des schwäbischen Maschinenbauers Festo durch den Übergang zum "Internet der Dinge" in der industriellen Fertigung Effizienzsteigerungen von bis zu 30 Prozent - auf dem heutigen technologischen Niveau – für realistisch.

Entwicklung "cyberphysischer Systeme" - ein zentrales Arbeitsfeld

Entscheidend für die Realisierung des Prinzips Industrie 4.0 ist der Übergang von einer zentralen Steuerung der Produktion zu dezentral gesteuerten Prozessen, in denen die Initiative für Aktionen von einem einzelnen Werkstück ausgeht.
Die Voraussetzungen dafür schaffen sogenannte "cyberphysische Systeme", die über Kommunikationsschnittstellen mit anderen Systemen oder System-Komponenten interagieren können. Sie ermöglichen die Integration sämtlicher Schritte von vernetzen Produktionsprozessen - und werden in der technologischen Welt der Industrie 4.0 zu einem zentralen Arbeitsfeld für Ingenieure.

Gewinner auf dem Arbeitsmarkt der Industrie 4.0

Bernd Dworschak, Mitarbeiter des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) und Projektleiter von "FutureKomp 4.0" - einem Projekt des IAO, das sich damit beschäftigt, welche Skills die vierte industrielle Revolution erforscht - meint, dass auf dem Arbeitsmarkt der Zukunft sowohl Ingenieure als auch Informatiker zu den Gewinnern zählen werden.

Dafür könnte es zwei unterschiedliche Szenarien geben: Im ersten Fall entscheiden die Technologien selbst über den Produktionsprozess, für den keine menschliche Arbeitskraft mehr nötig ist - Ingenieure und Informatiker übernehmen die Systementwicklung. Im zweiten Fall dürfte der Automatisierungsgrad zwar ebenfalls höher sein als heute, die Entscheidungskompetenzen verbleiben jedoch bei den Mitarbeitern. In diesem Szenario würden Facharbeiter, Techniker und auch die Mitarbeiter am Band weiterhin eine wesentliche Rolle spielen. Die Komplexität der Anlagen würden jedoch nur Ingenieure und Informatiker verstehen und daher auch beherrschen.

Arbeit an der Schnittstelle zwischen Hardware und IT

In der Industrie 4.0 arbeiten Ingenieure an der Schnittstelle zwischen Hardware und IT. Neben fundierten Ingenieurwissen sind dafür weitere Qualifikationen nötig. Ohne Software- und Programmierungskenntnisse sowie elektronisches Wissen kommen die Ingenieure der Zukunft nicht mehr aus. Sichere Fremdsprachenkenntnisse sind ebenso ein Muss. Die digitale Vernetzung überschreitet bereits heute Ländergrenzen, künftig wird es nicht ungewöhnlich sein, dass Ingenieure an Projekten auf der anderen Seite des Globus mitarbeiten. Trotzdem werden für Ingenieure Physik und Mechanik weiterhin an erster Stelle stehen.

Dworschak betrachtet Automatisierungstechnik als den "Dreh- und Angelpunkt", auf den sich Informatik, Maschinenbau und Elektrotechnik fokussieren werden. Branchen-Events wie die HANNOVER MESSE zeigen ebenso wie die aktuelle Studie "Young Professionals" des Verbandes für Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE), dass sich junge Ingenieure mit entsprechendem Profil um ihre berufliche Zukunft keine Sorgen machen müssen.

Ingenieur-ID.de


Bild: © Sergey Nivens - Fotolia.com

Zurück zur Übersicht