Digitalisierung verstehen. Hannes Androsch

von Biotechnologie und künstlicher Intelligenz der Mensch selbst an Körper und Geist optimiert. Die mit „Upgrades“ versehenen, modifizierten Gehirne der Bevölkerung könnten Supermenschen hervorbringen, die mit unserer Spezies Mensch bald nicht mehr viel gemein haben. Diese neue Generation des Homo sapiens würde imstande sein, in zwei, drei Generationen mit völlig neuen Fähigkeiten, Bedürfnissen und Gewohnheiten auch ihre Lebenswelt komplett zu verändern.

      Der Beginn des „digitalen Zeitalters“ wird häufig auf das Jahr 2002 datiert, da angenommen wird, dass es in diesem Jahr der Menschheit erstmals möglich war, mehr Information digital als analog zu speichern.²

      Die Ära der Digitalisierung baut zwar auf dem Wissen der dritten industriellen Revolution auf, doch sein wesentliches Merkmal ist die Verschmelzung von Technologien. „Es gibt drei Gründe, warum es sich bei der heutigen Transformation nicht nur um eine Verlängerung der dritten industriellen Revolution handelt, sondern sich eher eine Vierte, anders Geartete abzeichnet: Schnelligkeit, Reichweite und systemische Wirkung. Die Schnelligkeit, mit der derzeit Durchbrüche erzielt werden, wurde noch nie erreicht“, erläutert der Chef des Weltwirtschaftsforums Klaus Schwab im Handelsblatt.³ „Im Vergleich zu vorherigen industriellen Revolutionen, entwickelt sich die Vierte exponentiell und nicht in linearem Tempo. Sie wirbelt fast jeden Industriezweig in allen Ländern durcheinander. Und die Breite sowie die Tiefe dieser Veränderungen kündigen die Erschaffung ganz neuer Systeme an, was Produktion, Management und Governance einbezieht.“

      Die Ära der digitalen Automatisierung, häufig Industrie 4.0 genannt, soll es ermöglichen, die Massenproduktion zu individualisieren, neue Geschäfts- und Beschäftigungsmodelle zu schaffen sowie durch intelligente Prozesse zu neuen Wertschöpfungsketten zu gelangen. Die Daten sind der Rohstoff, das Internet sein Trägermedium und erst durch die Vernetzung digitaler Technologie wird es möglich werden, den Übergang vom Industriezeitalter in eine Informations- und Wissensgesellschaft zu erreichen.

      Der Prozess technologischer Innovationen war der stärkste Wohlstandstreiber der Geschichte, der das Gemeinwohl der Menschheit gesteigert hat. Seit Beginn der ersten industriellen Revolution ist das durchschnittliche Realeinkommen pro Person in OECD-Ländern um rund 2.900 Prozent gestiegen.⁴ In diesem Zeitraum hat sich auch die Lebenserwartung mehr als verdoppelt, im Vereinigten Königreich von 40 auf über 80 Jahre und in Indien von 23,5 auf derzeit 65 Jahre.

      Dennoch wird das neue Technologiezeitalter gefordert sein, die aktuellen Probleme der Menschheit, die auf den vorangegangenen drei industriellen Revolutionen fußen, zu lösen: die Stagnation bzw. das Absinken des Medians von Löhnen und Gehältern in den Industrieländern zu verhindern – und in den Entwicklungsländern das Wirtschaftswachstum nachhaltig anzukurbeln, da dort fast jeder Zehnte in extremer Armut lebt, ohne Aussicht auf eine nachhaltige Verbesserung seines Lebensstandards.

      Industrie 4.0: Die Vernetzung von Maschinen (IIoT)

      Mit der Digitalisierung der Produktion, also der Industrie 4.0, ist es möglich, sowohl effizienter als auch individueller Werkstücke zu erzeugen. Zwei Entwicklungen machen das Wesen der Industrie 4.0 aus: Vernetzung und Selbststeuerung. Das Vernetzen von Maschinen, sogenannte Machine-to-Machine (M2M)-Systeme, ermöglicht es, Daten und damit Informationen auszutauschen und somit intelligent aufeinander zu reagieren. Selbststeuerung bedeutet, dass die Maschinen – im Gegensatz zur bisherigen Zentralsteuerung durch den Menschen – dabei selbst untereinander kommunizieren. Das ist ihnen aber auch mit anderen Systemen, wie Produktion, Vertrieb, Entwicklung bis einschließlich Kunden und Lieferanten, möglich. Realisiert wird das durch Sensoren, die an den einzelnen Objekten angebracht sind. Solche Sensoren sind Messgeräte, die physikalische Größen erfassen und in elektrische Signale umwandeln. Diese Technologie wird als Industrial Internet of Things (IIoT) bezeichnet und gewährleistet die vernetzte Kommunikation über das Internet. Voraussetzung dafür ist ein leistungsfähiger Mobilfunkstandard, wie er derzeit mit 5G eingeführt wird. Die Idee des IIoT basiert auf der künstlichen Intelligenz, die Big-Data-Technologien integriert, um die Effektivität von Unternehmen beträchtlich zu steigern. Aber: Ungewollte, unvermeidliche Unterbrechungen der Logistikprozesse bzw. Lieferketten, z. B. infolge von Pandemien, haben umso dramatischere Auswirkungen.

      Diese dezentrale Selbstoptimierung soll in der Folge zur sogenannten Smart Factory führen, wo Maschinen und Roboter selbstständig entscheiden, welches Bauteil welchen Weg durch die Produktion nimmt. Diese Automatisierung von Fabriken verschlankt Logistikprozesse innerhalb eines Unternehmens ebenso wie den gesamten Prozess kompletter Lieferketten. So weiß jede Maschine, wie viele Bauteile noch im Lager sind, und kann automatisch eine Bestellung zum Lieferanten senden, der für Nachschub sorgt. Ähnlich dem Warenbestand lassen sich auch Produktionsabläufe planen. Sollte sich ein Autokäufer in letzter Sekunde doch noch für ein Dachfenster entscheiden, plant die Produktion automatisch einen anderen Weg für die Fertigung dieses Fahrzeugs ein.

      Um komplexe Prozesse von realen Maschinen zu simulieren, werden in der Industrie digitale Zwillinge eingesetzt. „Ein digitaler Zwilling ist grundsätzlich eine virtuelle Echtzeitabbildung der Struktur und des Verhaltens eines physischen Gegenstandes. Er begleitet und assistiert eine Anlage über deren gesamten Lebenszyklus – vom ersten Entwurf, über Konstruktion und Fertigung bis hin zur Wartung und Recycling. Ein derartiger Zwilling interagiert zu jedem Zeitpunkt mit seinem physischen Gegenstück und liefert wertvolle Daten über den Status und Zustand der Anlage.“⁵

      Der Nutzen für die Industrie besteht in der Einsparung physischer Prototypen sowie der Gelegenheit, Verhalten, Funktionalität und Qualität des realen Zwillings unter jedem relevanten Aspekt zu simulieren. Dieser Wert kann für alle Teile der Wertschöpfung über den gesamten Lebenszyklus von Produkten, Anlagen und Dienstleistungen genutzt werden. Digitale Zwillinge gibt es für Produkte, Produktionsanlagen, Prozesse und Dienstleistungen aller Branchen. Als Designmodell für ein künftiges Produkt kann ein digitaler Zwilling bereits vor seinem realen Pendant existieren.

      3-D-Druck: Das Ende der Massenproduktion

      Als Schlüsseltechnologie kann die „additive Fertigung“, auch unter dem gängigen Namen 3-D-Druck bekannt, in der industriellen Fertigung neben Prototypen- und Kleinserienbau auch Unikate bis Losgröße 1 schnell und kostengünstig produzieren. Bei den großen Automobilherstellern in Deutschland ist die Verwendung von Prototypen aus 3-D-Drucktechnologie bereits Praxis, hat es doch den Vorteil, die Bauteile selbst ausdrucken zu können, um Zeit und Kosten durch Bestellen und Liefern von Automobilteilen einzusparen.

      3-D-Druck erlaubt es, dreidimensionale Gegenstände Schicht für Schicht aus flüssigen oder festen Werkstoffen wie Pulver, Kunststoff oder Metall zu fertigen. Mit fallenden Kosten und höherer Produktivität von 3-D-Druckern könnte diese Technologie viele herkömmliche Fertigungsprozesse ersetzen. Vollkommen neue Produkte könnten dadurch entstehen und damit neue Marktchancen für Unternehmen eröffnen.

      In der österreichischen Sachgütererzeugung wenden bereits 22 Prozent aller Firmen mit 20 oder mehr Beschäftigten 3-D-Druck an. „Große Unternehmen verwenden die Technologie noch deutlich häufiger als kleinere“, weiß Bernhard Dachs, Senior Scientist am AIT Center for Innovation Systems & Policy. „Mit steigernder Leistungsfähigkeit wird sich die Technologie auch bei kleineren Unternehmen verbreiten.“

      Auch wenn das künftige Leistungsvermögen von 3-D-Druck vielfältig ist, beschränkt sich der konkrete Einsatz derzeit noch auf ausgewählte Bereiche. Am häufigsten wird 3-D-Druck in der Elektro- und Elektronikindustrie und im Fahrzeug- und Maschinenbau eingesetzt, während in den Sektoren Nahrungsmittel, Holz und Papier oder Chemie nur vergleichsweise wenige Firmen 3-D-Druck einsetzen. Derzeit verwenden deutlich mehr Firmen 3-D-Druck für die Erzeugung von Prototypen als für die Serienfertigung.

      3-D-Drucker werden immer günstiger, sodass diese Technologie nicht nur für Unternehmen, sondern auch für Private interessant wird. Was jetzt noch als Spielerei abgetan wird, könnte in den nächsten Jahren zur echten Alternative von industriellen Standardprodukten werden. Passendes Werkzeug samt entsprechendem Werkzeugkasten, Kabelbinder, Besteck, Trinkflaschenhalterung und Flaschenöffner, Zahnbürsten-Etui und vieles mehr – alles sogar in der absoluten Wunschfarbe selbst ausgedruckt – ist