Industrie 4.0 – Die Ära der digitalen Systeme

Wenn Software eine große neue Versionsnummer erhält, dann hat sich meist etwas Ausschlaggebendes an ihr verändert. Kleine Updates erhalten kleine Versionsnummern, nur maßgebliche Änderungen katapultieren Software auf eine neue Stufe und damit eine frische Nummer. Die Industrie 4.0 ist ebenfalls solch ein Schritt, nur eben in der realen Welt. Industrie 4.0 ist dabei nichts anderes als die vierte industrielle Revolution.

Mit Industrie 4.0 findet ein regelrechter Paradigmenwechsel statt. Die neue Industrie verändert die Art und Weise, wie wir arbeiten und wie die verschiedenen Systeme untereinander funktionieren. Das ist revolutionär, wegweisend und wird alles für immer verändern. Gleichzeitig bietet es auch viel Potenzial für neue Probleme, ernste Sicherheitslücken und große Risiken.

Zeit also, sich das Thema der Industrie 4.0 ein wenig genauer anzusehen und zu beleuchten, was all das überhaupt bedeutet. In welchen Bereichen wird das Thema Industrie 4.0 besonders zu spüren sein und welche Auswirkungen hat es auf die Cybersicherheit dieser Branche?

Was genau meint Industrie 4.0?

Ist von einer Industrie 4.0 die Rede, dann geht es immer um die Integration von fortschrittlichen Technologien in industrielle Prozesse. Erstmals wurde das Konzept der Industrie 4.0 bereits 2011 vorgestellt und gilt seitdem als eine Art Leitkonzept für die Modernisierung traditioneller industrieller Produktion.

Dabei dreht es sich vor allem um moderne Technik, die industrielle Abläufe maßgeblich verändert, automatisiert, überwacht oder durch intelligente Vernetzung erheblich aufwertet. Also modernste Technologie, die Einzug in die eigentlich sehr klassische Industrie erhält.

Industrie 4.0 gilt dabei als Initiative der deutschen Industrie, um international weiter mithalten zu können. Daten sollen dabei intelligent gesammelt, ausgewertet und genutzt werden, um vollständig vernetzte Maschinen besonders effizient steuern zu können. Es geht bei der Industrie 4.0 also viel um Automatisierung, moderne Technik und die intelligente Steuerung von Produktionsprozessen.

Wie funktioniert Industrie 4.0?

Industrie 4.0 setzt auf eine dauerhafte und reibungslose Kommunikation von Anlagen und Systemen. Der größte Vorteil und die maßgebliche Revolution sind dabei, dass Maschinen der Industrie 4.0 eigenständig und vermeintlich intelligent auf Ereignisse reagieren können, indem sie tatsächlich auch selbstständig Entscheidungen treffen.

All das geschieht durch Techniken wie das Internet der Dinge (IoT), künstliche Intelligenz (KI), Big Data, Cloud Computing und Cyber-Physische Systeme (CPS). Derartige Technologien ermöglichen es, dass industrielle Anlagen riesige Mengen an Daten sammeln, auswerten und darauf aufbauend dann intelligent arbeiten können. Aber schauen wir uns die einzelnen Punkte noch einmal genauer an.

Big Data: Das Konzept von Big Data setzt sich aus den 4 Vs der Daten zusammen. Volume, Variety, Velocity und Veracity. Also gewaltige Datenmengen, die sich oft im Zettabyte-Bereich befinden. Das sind Daten aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Quellen, um Variation gewährleisten zu können. Enorme Geschwindigkeiten bei der Speicherung der Daten sowie die Prüfung und Sicherstellung der Vertrauenswürdigkeit aller gesammelten Daten sind dabei unabdingbar. All das ist Big Data und meint im Grunde nur, dass geprüfte Daten im gigantischen Umfang verwendet werden, um aus diesen dann weitere Schlüsse ziehen zu können.

Cloud Computing: Big-Data-Analysen benötigen Unmengen an Speicher und effiziente wie auch starke Systeme, um die gesammelten Daten auswerten zu können. An dieser Stelle kommt das Cloud Computing ins Spiel. Dank der Cloud war es noch nie einfacher, bei Bedarf zu skalieren und Server sowie Rechenleistung hinzuzufügen, wann immer sie gerade benötigt wird. Cloud-Computing-Plattformen bieten somit die notwendige Infrastruktur, um die gigantischen Datenmengen von Big Data Systemen zu verwalten und mit ihnen überhaupt erst arbeiten zu können.

Cyber-Physische Systeme (CPS): Mit den Cyber-Physischen Systemen sind Systeme gemeint, die die digitale Welt mit der realen verbinden. Wir sprechen hier also von hoch entwickelten Maschinen, die über die neuesten Sensoren verfügen, um digital reale Prozesse überwachen und auch steuern zu können. In Bezug auf die Industrie 4.0 werden solche Systeme dabei nicht nur gesteuert, sondern dank umfassender Daten auch intelligent optimiert und verbessert. Am Ende sind Cyber-Physische Systeme also physische Komponenten, die digital gesteuert werden und in einem großen Netzwerk miteinander verbunden sind.

Internet der Dinge (IoT): Mit IoT ist schlussendlich nichts anderes als die Nutzung von Cyber-Physischen Systemen gemeint. Das Internet der Dinge selbst beschreibt dabei den Einsatz von Sensoren und Aktuatoren, um damit Dinge, also Maschinen oder Geräte, intelligent und bestmöglich vernetzt steuern zu können. 

Künstliche Intelligenz (KI): Die künstliche Intelligenz ist am Ende das, was all die eben genannten Merkmale der Industrie 4.0 überhaupt erst richtig nutzt. Schließlich ist die Digitalisierung von Maschinen und Prozessen eine Sache, doch eine andere ist es, diese auch intelligent steuern zu können. Genau dafür sorgt innerhalb der Industrie 4.0 die KI. Durch künstliche Intelligenz, die all die gesammelten Daten auswertet, lassen sich Prozesse in der Industrie überaus intelligent optimieren. KI-Systeme sorgen in der Industrie 4.0 somit dafür, dass Fehler und Muster möglichst schnell erkannt und eigenständige Optimierungen vorgenommen werden können. Damit wird die Industrie 4.0 automatisiert, optimiert sich beständig selbst und bringt darüber hinaus auch unglaublich effiziente Prozesse hervor.

Wie verändert Industrie 4.0 die Arbeitswelt?

Mit der Industrie 4.0 verändert sich zwangsweise auch die Arbeitswelt. Der hohe Grad an Automatisierung sorgt somit unter anderem dafür, dass weniger Menschen mit völlig anderen Kompetenzen benötigt werden. Es ist ein digitales Denken erforderlich und ein technisches Verständnis der Prozesse, die überwacht und optimiert werden sollen. 

Automatisierung und Robotik sind dabei ein wichtiger Kernfaktor der Industrie 4.0. Roboter und intelligente Maschinen übernehmen repetitive und physisch anspruchsvolle Arbeiten, sodass eine effizientere Nutzung von Ressourcen möglich wird. Die Bedienung und Wartung hingegen führen weiterhin Menschen aus, doch selbige benötigen die eben erwähnten neuen Kompetenzen, um automatisierte Systeme effektiv warten und steuern zu können.

Es braucht also zunehmend digitale Kompetenzen, Programmierkenntnisse, Datenanalysefähigkeiten und ein Verständnis für komplexe Systeme, um innerhalb der Industrie 4.0 einen Platz zu finden. Oft wird zudem in größeren Teams gearbeitet und da die Maschinen allesamt Teil eines Netzwerks sind, lassen diese sich aus der Ferne überwachen und konfigurieren, ohne tatsächlichen Zugriff darauf zu benötigen.

Mensch und Maschine im Einklang

Mit der Industrie 4.0 verändert sich die Art und Weise, wie Industrie funktioniert und arbeitet, erheblich. Es findet eine regelrechte Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschinen statt. Der Mensch steuert diese nicht mehr nur, sondern muss sie anlernen, verstehen und beständig optimieren. Gleichzeitig wird er dabei von Big Data und künstlicher Intelligenz unterstützt, welche ebenfalls massiv zu den überaus positiven Ergebnissen beitragen.

Industrie 4.0 ist somit weitaus mehr als lediglich eine Digitalisierung der Industrie. Es beeinflusst die Art und Weise, wie Prozesse ablaufen und wie mit diesen gearbeitet wird. Künstliche Intelligenz trägt ihren Teil dazu bei, dass der Mensch häufig in einer übergeordneten Rolle des Überwachers agiert und als letzte Einheit innerhalb einer Steuerungskette auftritt. Er überprüft, was die intelligenten Systeme selbst durchführen.

Mensch und Maschine agieren innerhalb der Industrie 4.0 in einem vollkommenen Einklang. Außerdem verschmelzen physische Systeme und schwere Maschinen mit digitalen Sensoren und Steuerungen. Damit lassen sich selbst komplexe Abläufe automatisieren, durch KI überwachen und somit fortwährend optimieren und anpassen. Industrie 4.0 verändert demnach alles, indem die Art und Weise, wie gearbeitet wird, eine gänzlich neue ist.