Erleben Sie eine Welt, in der Fertigungsprozesse gut vernetzt sind, Maschinen miteinander interagieren können und Fehler bereits vor ihrem Eintreten erkannt werden – das ist das Konzept der Industrie 4.0. Mit dem Fortschritt des Industriellen Internets der Dinge (IIoT) und den kontinuierlichen Entwicklungen in den Bereichen cyber-physikalische Systeme und intelligente Fabriken haben sich Industrien schnell von dem, was wir früher kannten, verändert.

Dieser Blogbeitrag wird untersuchen, wie diese vierte industrielle Revolution Sektoren wie das Lieferkettenmanagement durch IoT-Geräte verändert hat, die die Produktionsströme reibungsloser als je zuvor ermöglichen.

Es geht darum, genau zu verstehen, welche Auswirkungen Industrie 4.0 auf Unternehmen weltweit hat. Sowohl die positiven Aspekte als auch die Herausforderungen, mit denen sie konfrontiert ist, wenn Technologien wie das Internet der Dinge genutzt werden. Organisationen, die bei diesen Entwicklungen voraus sind, steigern ihre Marktposition, indem sie dieses Potenzial entsprechend nutzen, um schließlich den Erfolg zu sichern.

Wir werden auch kurz einen Blick auf das Thema Softwareentwicklungstechnologien werfen, die verwendet werden, um intelligente Geräte und andere Maschinen zu programmieren, die in einer smarten Fabrik zu finden sind.

Verstehen von Industrie 4.0: Die vierte industrielle Revolution

Die vierte industrielle Revolution, auch bekannt als Industrie 4.0, hat die Art und Weise verändert, wie Unternehmen arbeiten und sich weiterentwickeln, indem digitale Technologien mit cyber-physikalischen Systemen, IoT-Geräten und mehr integriert wurden. In gewisser Weise ähnelt sie der dritten industriellen Revolution und den vorherigen Ereignissen, da sie die Art und Weise, wie die Industrie arbeitet, völlig verändert hat.

Dieser Wandel ist jedoch deutlich anders als seine Vorgänger, da er über die Verbesserung der Effizienz von Fertigungsprozessen oder Lieferketten hinausgeht – er schafft ganze smarte Fabriken! Die erste industrielle Revolution begann Ende des 18. Jahrhunderts bis Anfang des 19. Jahrhunderts, als Arbeitskräfte durch dampfbetriebene Maschinen ersetzt wurden, die mit Maschinenwerkzeugen kombiniert waren.

Dann kam die zweite industrielle Revolution, die Produktionsprozesse nutzte, und die dritte industrielle Revolution, die elektronische Komponenten mit Computern zur Automatisierung bestimmter Aktivitäten im Zusammenhang mit der Produktion ab den 1950er Jahren einsetzte.

Der Kern dieser aktuellen Welle liegt im Internet der Dinge (IoT). Vernetzte physische Geräte, die mit dem Internet verbunden sind und potenziellen Zugriff auf die Speicherung/Weitergabe von Daten haben, einschließlich solcher, die von entfernten Sensoren stammen. Ein Beispiel wäre die moderne Landwirtschaft, in der IoT-Sensoren eine effektive Lebensmittelproduktion im großen Maßstab ermöglichen. Oft ohne das Haus zu verlassen.

 

Industrie 4.0 umfasst Anwendungen in verschiedenen Sektoren wie dem bereits erwähnten Landwirtschaft, Öl und Gas, Maschinenbau, Robotik, Automobilindustrie, intelligente Städte und vielen weiteren Bereichen. Die einfachste Erklärung hier wäre, dass es sinnvoll ist, Industrie 4.0 dort einzuführen, wo es notwendig ist, Geschäftsprozesse zu verbessern.

 

IoT-Systeme in der Praxis – Beispiele aus dem realen Leben

Die wahre Stärke des Internets der Dinge wird deutlich, wenn wir seine Anwendungen in realen Szenarien beobachten:

 

Anwendungsbeispiel: Automobilproduktion

Führende Automobilhersteller wie BMW und Tesla nutzen IoT-Systeme, um vollständig vernetzte Fertigungsstraßen zu schaffen. Jede Station im Fertigungsprozess kommuniziert in Echtzeit mit den anderen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Diese Art der smarten Fertigung ist auf alle Arten von Fabriken anwendbar, überall dort, wo Fertigungsprozesse optimiert werden müssen.

 

Anwendungsbeispiel: E-Commerce und Einzelhandel

Unternehmen wie Amazon nutzen IoT-Geräte zur Optimierung der Lagerhaltung. Sensoren überwachen den Bestandspegel, und intelligente Regale können den Managern mitteilen, wenn der Lagerbestand zur Neige geht oder Artikel fehl am Platz sind. Roboter, die von IoT-Systemen gesteuert werden, bewegen Waren effizient im Lager, bereiten sie für den Versand oder das Nachfüllen vor und sorgen so dafür, dass die Lieferkette reibungslos läuft.

In der Nähe unseres Büros in Warschau befindet sich eine riesige Bäckerei mit einem Lager, das ein riesiger Gefrierschrank ist. Menschen können dort nicht eintreten. Alles wird von Robotern betrieben, die von einem Netzwerk verbundener Geräte gesteuert werden.

 

Schlüsselfaktoren der Industrie 4.0

Um Begriffe wie Industrie 4.0 oder IoT-Systeme richtig zu verstehen, müssen wir zunächst wissen, aus welchen Komponenten solche Systeme bestehen. Welche Technologien machen normale elektronische Geräte „intelligent“?

 

Software für intelligente Geräte

Jede Komponente innerhalb des IoT-Rahmenwerks ist stark auf Software angewiesen. Von den einfachsten Temperatursensoren bis hin zu den komplexesten Robotermaschinen – sie alle funktionieren auf der Grundlage von Code, der ihre Funktion und ihr Verhalten bestimmt.

• Mikrocontroller-Software: Auf der grundlegenden Ebene nutzen viele IoT-Geräte Mikrocontroller. Dies sind kompakte Computer auf einzelnen integrierten Schaltungen, die niedrigstufige Software ausführen, die oft in Sprachen wie C/C++ geschrieben wird. Sie gewährleisten die grundlegendsten, aber entscheidenden Operationen eines IoT-Geräts.

• PLC (Programmable Logic Controller) Software: Dies ist ein Standard in der Industrieausstattung. PLCs gibt es schon lange, bevor der Begriff „IoT“ geprägt wurde. Sie steuern Maschinen basierend auf Eingabebedingungen, und in Industrie 4.0 hat sich ihre Software weiterentwickelt, um nicht nur zu steuern, sondern auch mit anderen Geräten zu kommunizieren, Daten zu sammeln und Entscheidungen zu treffen.

• High-Level-Software: Dazu gehören Desktop- und Mobilanwendungen, die als Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine dienen. Sie sammeln, anzeigen und analysieren Daten, die von verschiedenen IoT-Geräten kommen. Sie ermöglichen es Benutzern auch, Befehle einzugeben, Einstellungen anzupassen, Ergebnisse zu visualisieren und das Management von IoT-Geräten sicherzustellen.

Die maßgeschneiderte Softwareentwicklung spielt hier eine zentrale Rolle. Während es viele Lösungen „von der Stange“ gibt, stellt maßgeschneiderte Software sicher, dass das System auf die spezifischen Bedürfnisse der Industrie abgestimmt ist, was eine nahtlose Integration mit anderen Komponenten und eine Maximierung der Effizienz ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht sie Anpassungsfähigkeit – ein entscheidender Aspekt in der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der Industrie 4.0.

Die maßgeschneiderte Softwareentwicklung spielt hier eine zentrale Rolle. Während es viele Lösungen „von der Stange“ gibt, stellt maßgeschneiderte Software sicher, dass das System auf die spezifischen Bedürfnisse der Industrie abgestimmt ist, was eine nahtlose Integration mit anderen Komponenten und eine Maximierung der Effizienz ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht sie Anpassungsfähigkeit – ein entscheidender Aspekt in der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der Industrie 4.0.

 

 

Embedded-Entwicklung

Die Embedded-Entwicklung befindet sich an der Schnittstelle von Hardware und Software im IoT-Ökosystem. Sie konzentriert sich auf die Erstellung spezialisierter Software für Geräte, die keine typischen Computer sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Elektronik in diesen Geräten spezialisierte Funktionen oder Aufgaben ausführen kann, ohne auf umfassende Rechenressourcen angewiesen zu sein.

Im Wesentlichen sorgt die Embedded-Entwicklung dafür, dass die richtige Hardware zusammen mit speziell entwickelter Software im Zentrum jedes IoT-Geräts steht, wodurch diese sowohl funktional als auch intelligent werden.

 

Big Data – Datensammlung und -analyse

Big Data bezieht sich auf die riesigen Mengen an IoT-Daten, die täglich gesammelt werden. Durch ausgeklügelte Analysen extrahieren Industrien wertvolle Erkenntnisse aus diesen Daten, optimieren Prozesse und sagen Trends voraus. Mit der Zunahme von IoT-Geräten wächst auch die Bedeutung, dieses ständig wachsende Datenreservoir effektiv zu verwalten und zu nutzen.

 

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

In Industrie 4.0 treibt künstliche Intelligenz fortschrittliche Analysen von Daten aus dem Internet der Dinge voran. Durch maschinelles Lernen passen sich Systeme autonom an und optimieren Prozesse, was modernen Industrien eine beispiellose Effizienz und Innovation bringt.

 

Auswirkungen von Smart und autonomen Systemen auf das Geschäft

 

Die Integration von Smart Devices verändert die Lieferkette und damit auch die Geschäftswelt. Mit dem Fortschritt von Industrie 4.0 erleben Unternehmen, die diese Technologien nutzen, transformative Vorteile in verschiedenen Betriebsbereichen.

1. Effizienzsteigerung: Industrie 4.0 führt zu intelligenten Fabriken, in denen Maschinen und Geräte autonom arbeiten können, was zu schnelleren Produktionszyklen und weniger Ausfallzeiten führt.

2. Vorausschauende Wartung: Durch Datenanalysen können Unternehmen Maschinenfehler vor deren Auftreten antizipieren, wodurch Wartungskosten und unerwartete Betriebsunterbrechungen erheblich reduziert werden.

3. Verbesserte Qualitätskontrolle: Intelligente Fertigungssysteme überwachen kontinuierlich die Produktqualität, garantieren gleichbleibende Ergebnisse und reduzieren Mängel.

4. Optimierung der Lieferkette: Die digitale Transformation ermöglicht die Echtzeitverfolgung von Materialien und Produkten, was zu optimierten Lieferketten und reduzierten Lagerkosten führt.

5. Agile Entscheidungsfindung: Durch den kontinuierlichen Datenfluss von IoT-Geräten können Unternehmen schneller fundierte Entscheidungen treffen und sich effizient an Marktveränderungen anpassen.

6. Reduzierte Betriebskosten: Automatisierte Systeme in intelligenten Fabriken führen häufig zu geringeren Arbeitskosten und einer effizienteren Ressourcennutzung.

7. Personalisierte Verbraucherlebnisse: Industrie 4.0 ermöglicht maßgeschneiderte Produktangebote basierend auf Echtzeit-Verbraucherdaten, was die Kundenzufriedenheit erhöht.

8. Ökologischer Faktor: Intelligente Systeme optimieren den Energieverbrauch und reduzieren Abfall, wodurch Unternehmen mit grünen Initiativen und Nachhaltigkeitszielen in Einklang gebracht werden.

9. Sicherheitsverbesserungen: Autonome Systeme können in gefährlichen Umgebungen betrieben werden, wodurch Arbeitsunfälle reduziert und die Sicherheit der Mitarbeiter gewährleistet wird.

10. Wettbewerbsvorteil: Die Einführung der digitalen Transformation positioniert Unternehmen an der Spitze ihrer Branche und verschafft ihnen einen klaren Wettbewerbsvorteil auf dem Markt.

 

Technische Trends – Softwaretechnologien für das Internet der Dinge

Starte ein IoT-Projekt? Es ist gut, die technischen Werkzeuge der Branche zu kennen. Verschiedene Sektoren haben ihre Favoriten, wobei einige Softwarelösungen beliebter sind als andere. Zu wissen, was gefragt ist, kann helfen, dein Projekt auf den richtigen Weg zu bringen und es aktuell zu halten.

 

Betriebssysteme für Smart Machines und andere verbundene Geräte

Die Wahl eines Betriebssystems in Industrie 4.0 hängt weitgehend vom Gerät ab, das die Software ausführt:

• Mikrocontroller: Für die einfachsten Geräte gibt es oft kein Betriebssystem. Manchmal wird ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS) verwendet, um sofortige Reaktionen auf Änderungen oder Eingaben zu ermöglichen.

• Embedded und Desktop Linux: Abhängig von den Anforderungen der Anwendung entscheiden sich viele industrielle IoT-Geräte für Linux – entweder in seiner Embedded- oder Desktop-Version. Es ist vielseitig, Open Source und eignet sich gut für verschiedene IoT-Anwendungen.

• Windows und Windows Embedded: Trotz des Aufstiegs von Linux bleibt Windows ein bedeutender Akteur, insbesondere in Branchen, in denen Geräte mit C# entwickelt werden. Aufgrund der weit verbreiteten Popularität von Desktop-Windows und C# als primäre Microsoft-Programmiersprache ist es für viele eine bevorzugte Wahl. Ein Problem kann jedoch sein, dass Windows in einigen Fällen eine Lizenz für jede verteilte OS-Kopie erfordert.

• Android und iOS: Verbraucher-IoT-Geräte sind oft Steuergeräte und werden über mobile Apps gesteuert. Die Situation ist auch im Bereich des IIoT (Industrial Internet of Things) ähnlich. Smartphones und Tablets sind mobil und leicht zu beschaffen, warum also nicht deine smarte Fabrik aus der Tasche heraus überwachen?

Egal, welches OS gewählt wird, das Qt Framework – ein beliebtes C++ Framework für Softwareentwicklung – sticht als robustes Werkzeug hervor, das in der Lage ist, diese unterschiedlichen Betriebssysteme zu verwalten und zu integrieren, um eine reibungslose Anwendungsentwicklung und -bereitstellung zu gewährleisten. Wir werden diese Lösung gleich vorstellen.

 

Programmiersprachen und Frameworks

In der Welt von Industrie 4.0 und IoT ist die Wahl der Programmiersprache entscheidend, um Effizienz, Leistung und Skalierbarkeit sicherzustellen. Hier sind einige der Vorreiter:

• C: Ein Fundament der Embedded-Systeme, C bleibt eine beliebte Wahl für viele IoT-Geräte aufgrund seiner Leistung und des direkten Zugriffs auf Systemressourcen.

• C++: Auf der Grundlage von C bietet C++ objektorientierte Funktionen. Es ist leistungsfähig und fügt sich nahtlos in Embedded-Plattformen ein. Aufgrund seiner Effizienz ist es auch eine bevorzugte Wahl für maschinelles Lernen.

• Python: Bekannt für seine Einfachheit und Lesbarkeit hat Python im IoT-Bereich an Popularität gewonnen. Mit seiner Vielzahl an Bibliotheken ist es ideal für Datenanalyse, Verarbeitung und maschinelles Lernen.

• C#: Besonders verbreitet bei Geräten, die auf Windows laufen oder in einer von Microsoft dominierten Umgebung entwickelt werden, bietet C# eine robuste Plattform für die Entwicklung von IoT-Anwendungen.

• Neue Alternativen: Während weniger verbreitet, gewinnen neuere Sprachen wie Carbon, Dart (insbesondere für die Entwicklung mit Flutter) und Rust an Bedeutung. Sie bieten einzigartige Funktionen, die für bestimmte IoT-Szenarien von Vorteil sein können.

Abschließend verdient das Qt Framework besondere Erwähnung. Dieses umfassende Werkzeug erleichtert die Entwicklung von Anwendungen über verschiedene Plattformen hinweg, einschließlich der oben genannten, und gewährleistet Interoperabilität und ein einheitliches Entwicklungserlebnis.

 

Das Qt Framework wird in einer Vielzahl von Projekten eingesetzt, die moderne digitale Transformationsprozesse unterstützen. Es dient als solide Grundlage für IoT-Technologien. Es gibt noch viele Aspekte der vierten industriellen Revolution, die Sie möglicherweise lernen möchten, daher lassen Sie uns nun nicht mehr auf das Qt Framework fokussieren. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, besuchen Sie diese Webseite zu unserem Qt QML-Entwicklungsservice.

 

Wie startet man sein erstes IoT-Projekt und tritt in die Ära der Industrie 4.0 ein?

In die Welt des IoT und der Industrie 4.0 einzutauchen, kann beängstigend erscheinen, aber mit einem strukturierten Ansatz kann Ihre Reise effizient und reibungslos verlaufen. Hier ist ein Fünf-Schritte-Roadmap:

 

1. Klare Ziele definieren

Beginnen Sie damit, Ihre Hauptziele zu verstehen. Welche Probleme wollen Sie lösen? Ob es darum geht, die Automatisierung zu verbessern, Prozesse zu optimieren, Daten für aussagekräftige Analysen zu nutzen oder vorausschauende Wartung umzusetzen – die Festlegung Ihrer Ziele von Anfang an ist entscheidend. Dies verschafft Klarheit und setzt den Ton für die folgenden Phasen.

 

2. Beteiligte einbeziehen

Bevor Sie konkrete Entscheidungen treffen, ist es wichtig, alle relevanten Stakeholder einzubeziehen. Dazu können Teammitglieder, Manager, Experten oder Endbenutzer gehören, deren Input den Verlauf des Projekts beeinflussen wird. Gemeinsame Diskussionen können Herausforderungen und Chancen aufzeigen und eine ganzheitliche Sichtweise bieten, um sicherzustellen, dass das Projekt mit der größeren Vision der Organisation übereinstimmt.

 

3. Technologie-Bewertung

Dies beinhaltet die Auswahl der besten Software- und Hardwaretechnologien, die mit Ihren Zielen übereinstimmen. Ob Sie Mikrocontroller, Sensoren oder hochentwickelte Maschinen in Betracht ziehen, die richtigen Werkzeuge sind entscheidend. Denken Sie daran, dass Werkzeuge wie das Qt Framework helfen können, die Softwareentwicklung über Geräte hinweg zu vereinheitlichen.

 

4. Projektplanung

Diese Phase umfasst UX/UI-Design, Systemarchitekturplanung und die Etablierung der Netzwerkkommunikation. Intensive Interviews mit Stakeholdern und Branchenexperten sind entscheidend, um effektive Anwendungsfälle zu entwickeln und eine nahtlose Benutzeroberfläche zu gestalten. Die Integration mit bestehenden Systemen ist ebenfalls von großer Bedeutung. Es ist erwähnenswert, dass Scythe Studio spezialisierte Dienstleistungen in der Entwicklung von IoT-Projekten und UX/UI-Design anbietet.

 

5. Proof of Concept entwickeln

Nachdem die Grundlagen gelegt sind, entwickeln Sie einen Proof of Concept. Diese Phase ermöglicht es Ihnen, Ihre Ideen in einem realen Szenario zu testen und sicherzustellen, dass die Lösung vor der vollständigen Implementierung praktikabel ist.

Überlegen Sie sich, wer die nötigen Fachkräfte für das Projekt bereitstellt. Es kann sinnvoll sein, interne Spezialisten einzustellen, um Ihr nächstes IoT-Projekt zu entwickeln, wenn Sie bereits eine Vorstellung davon haben, wie dieses Projekt aussehen soll. Wenn jedoch Ihr Team nicht über die erforderlichen Fähigkeiten verfügt oder einfach keine Zeit hat, die Aufgabe zu übernehmen, ist Outsourcing von Spezialisten nicht so teuer, wie es scheint. Wenn Sie Nearshoring betreiben, müssen Sie keine Kosten für Urlaubszeiten, Arbeitsplatzorganisation, Schulung, Verwaltung und Sozialleistungen der ausgelagerten Spezialisten zahlen. Achten Sie nur darauf, mit echten Experten zusammenzuarbeiten.

Mit diesem Ansatz sind Sie gut aufgestellt, um die transformative Kraft von IoT und Industrie 4.0 zu nutzen.

 

Wichtige Erkenntnisse

Der Beginn von Industrie 4.0 markiert eine transformative Ära in der industriellen Landschaft, die durch die Macht des Internet of Things (IoT) gestützt wird. Da Maschinen immer intelligenter und vernetzter werden, eröffnen sie neue Möglichkeiten für Effizienz, Innovation und Wachstum in verschiedenen Sektoren, von der Fertigung bis zur Landwirtschaft.

Die technologische Grundlage dieser Revolution ist Software, die die Operationen verschiedener IoT-Geräte steuert. Ob Mikrocontroller oder fortschrittliche Maschinen, die Wahl von Betriebssystemen, Programmiersprachen und Frameworks wie dem Qt Framework spielt eine entscheidende Rolle bei der Realisierung des Potenzials dieser intelligenten Systeme.

Um die Vorteile von Industrie 4.0 wirklich zu nutzen, ist ein strategischer Ansatz bei der Initiierung von IoT-Projekten unerlässlich. Dies beinhaltet die Festlegung klarer Ziele, inklusive Diskussionen mit den Stakeholdern, fundierte Technologie-Bewertungen, sorgfältige Projektplanung und die letztliche Erstellung eines Proof of Concept.

Im Wesentlichen ist die Integration intelligenter Systeme in Geschäftsprozesse keine bloße Modeerscheinung, sondern eine entscheidende Evolution. Während sich Unternehmen weltweit an dieses neue Paradigma anpassen, ist es für Führungskräfte entscheidend, die immensen Möglichkeiten des IoT zu erkennen. Optimieren Sie Ihre Lieferketten, verbessern Sie Prozesse und gehen Sie voran, indem Sie die IoT-Ära einleiten. Die Zukunft wartet!