{"id":1385,"date":"2018-09-03T12:36:25","date_gmt":"2018-09-03T10:36:25","guid":{"rendered":"http:\/\/kommunistische-debatte.de\/?page_id=1385"},"modified":"2018-09-03T12:43:53","modified_gmt":"2018-09-03T10:43:53","slug":"industrie-4-0-in-den-produktionsprozessen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/kommunistische-debatte.de\/?page_id=1385","title":{"rendered":"\u201eIndustrie 4.0\u201c in den Produktionsprozessen"},"content":{"rendered":"

5.1 Vorbemerkungen<\/b><\/span><\/span><\/p>\n

Bei der ersten industriellen Revolution bestand die technische Revolution in der Ersetzung der menschlichen Hand bei der Bearbeitung eines Gegenstands, der Bearbeitungsprozess wurde automatisiert. Verallgemeinert man dies Prinzip, so bedeutet Automatisierung den Ersatz menschlicher F\u00e4higkeiten und Funktionen jeder Art durch technische Prozesse in der Produktion. Das k\u00f6nnen wie bei dem automatisierten Fahren zum Beispiel Fu\u00df, Hand und Auge sein. Die wesentlichen Schritte bei der derzeitigen Automatisierung industrieller Prozesse bestehen neben der weiteren Ersetzung der Hand bei der F\u00fchrung des Werkzeugs vor allem in der \u00dcbernahme von Steuerungs- und Regelungseingriffen bei der F\u00fchrung von Maschinen, das hei\u00dft auch von Denk- und Entscheidungsprozessen durch neu entwickelte Bauteile und Programme. <\/span><\/span><\/p>\n

Steuerungs- und Regelungstechnik sind Teilgebiete der Automatisierungs\u00adtechnik ([41], [42], [43]). Regelung bedeutet, dass man die zu beeinflussende Regelgr\u00f6\u00dfe misst und sie mit dem gew\u00fcnschten Sollwert vergleicht. Der Regler bestimmt die Abweichung und veranlasst, dass sich die Regelgr\u00f6\u00dfe wieder dem Sollwert angleicht. Wesentlich f\u00fcr eine Regelung ist die automatische R\u00fcckkopplung von Ist- und Sollwert. Ein fr\u00fches Beispiel f\u00fcr eine Regelung war der Watt’sche Fliehkraftregler, der die Stellung einer Drosselklappe in der Dampfzuf\u00fchrungszuleitung einer Dampfmaschine so regelte, dass eine gleichm\u00e4\u00dfige Drehbewegung beibehalten wird. Ein weiteres Beispiel einer Regelung ist der im vorigen Kapitel beschriebene Tempomat im Auto. <\/span><\/span><\/p>\n

Steuerung bedeutet die gerichtete Beeinflussung des Verhaltens technischer Systeme. Aufgrund von Eingabegr\u00f6\u00dfen analoger oder digitaler Art gibt die Steuerung ein Signal, das eine Aktion ausl\u00f6st. Ein einfaches Alltagsbeispiel ist ein Bewegungsmelder. Ein Sensor registriert eine Bewegung und schaltet eine Leuchte an. Ein fr\u00fches Beispiel f\u00fcr ein Steuerungssystem war der Webstuhl von Jaquard (1805). Mittels Lochkarten wurde der Webstuhl so gesteuert, dass er automatisch ein bestimmtes Muster webte. Nach Austausch der Lochkarten wurde ein anderes Muster gewebt. Jaquard\u2018s Webstuhl war damit eine der ersten frei programmierbaren Maschinen ([43]).<\/span><\/span><\/p>\n

Wurde die erste technische Revolution durch die in der Manufakturperiode vorgenommene Zerlegung der handwerklichen Produktion in Einzelschritte vorbereitet, so wurde die weitere Automatisierung der industriellen Massenproduktion durch die mit der Flie\u00dfbandproduktion erfolgte Zerlegung des Produktionsprozesses in einfache Arbeit und Steuerungs- und \u00dcberwachungs\u00adt\u00e4tigkeiten vorangetrieben. <\/span><\/span><\/p>\n

Am Beispiel der Automatisierung des Fahrens wurden hier Komponenten vorgestellt, die urspr\u00fcnglich aus der Automatisierung von Produktionsprozessen stammen. Ihr Einsatz im Auto wurde m\u00f6glich, als die Rechentechnik so schnell war, dass Aktionen in Echtzeit m\u00f6glich wurden, was bei Produktions\u00adprozessen nicht immer erforderlich ist. Eine zentrale Rolle bei der Beschleunigung der Automatisierung von Produktionsprozessen spielten wie bei der Automatisierung des Fahrens die im Jahr 1971 entwickelten Mikroprozessoren und Mikrocontroller, die von Sensoren stammende Daten verarbeiten und gem\u00e4\u00df der in ihnen eingebauten Logik Handlungsanweisungen an nachfolgende Systeme weitergeben. Diese nachfolgenden Systeme werden oft Aktoren genannt, in der Produktionstechnik auch als Handhabungsger\u00e4te, Manipulatoren oder Effektoren bezeichnet.<\/span><\/span><\/p>\n

Wie bereits angesprochen, besteht der Unterschied zwischen Mikroprozessor und Mikrocontroller darin, dass der Mikroprozessor eine reine Recheneinheit (CPU central processing unit) auf einem Chip ist, w\u00e4hrend der Mikrocontroller auf seinem Chip noch weitere Funktionen enth\u00e4lt. Mikrocontroller sind in ihren Funktionen und ihrer Leistung auf ihren speziellen Verwendungszweck ausgerichtet, zum Beispiel in einem Haushaltsger\u00e4t, einem Smartphone, beim Motormanagement, in einer CNC- oder einer Handhabungsmaschine. Durch die Ausrichtung auf einen bestimmten Verwendungszweck erfordern sie eine geringere Leistungskapazit\u00e4t und sind daher im Betrieb und der Anschaffung billiger. Kleine Mikrocontroller sind inzwischen bei h\u00f6heren St\u00fcckzahlen inzwischen f\u00fcr unter 1 \u20ac zu erhalten ([44]). Nach ([45], Seite 24) befinden sich 98\u00a0% der vielen Milliarden Mikrocontroller, die j\u00e4hrlich hergestellt werden, nicht in Computern, sondern in Alltagsgegenst\u00e4nden wie Smartphones, Waschmaschinen, Elektrozahnb\u00fcrsten oder Hometrainern.<\/span><\/span><\/p>\n

Die Vielfalt der Eingangsgr\u00f6\u00dfen f\u00fcr industrielle Mikroprozessoren und Mikrocontroller ist erheblich umfangreicher als die der in Autos verbauten. Praktisch jede f\u00fcr den Produktionsprozess relevante physikalische und verfahrenstechnische Gr\u00f6\u00dfe kann von Sensoren gemessen werden und als Eingangssignal des Mikrocontrollers oder Mikroprozessors dienen. Die Anzahl der ausgel\u00f6sten Aktionen ist in der Produktion ebenfalls vielf\u00e4ltiger. Wichtige Klassen von Handhabungsger\u00e4ten in der Produktion sind die numerisch gesteuerten NC\/CNC-Maschinen ([46]), die Industrieroboter und die Serviceroboter. Sie unterscheiden sich haupts\u00e4chlich durch ihren Einsatzzweck. NC\/CNC-Maschinen werden vor allem zur formgebenden Bearbeitung von Werkst\u00fccken eingesetzt, Industrieroboter zur Handhabung von Werkzeugen und Werkst\u00fccken, etwa bei Montage, Schwei\u00dfen, Lackieren und vielem mehr ([47]). Eine neuere Entwicklung sind die Serviceroboter. Dies sind mobile Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten und ihnen zuarbeiten. Im Folgenden soll auf wesentliche Etappen der industriellen Automatisierung eingegangen werden.<\/span><\/span><\/p>\n

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5.2 <\/b><\/span><\/span>Die Entwicklung der Rechentechnik<\/b><\/span><\/span><\/p>\n

Zentrale Bedeutung f\u00fcr die sich beschleunigende Automatisierung von industriellen Produktions\u00adprozessen hatte und hat die Entwicklung von Rechnertechnik und Programmen. Sie machte die heutigen elektronischen Steuerungen und Regelungen von Handhabungsger\u00e4ten erst m\u00f6glich. Die Entwicklungsgeschichte kann hier nur skizziert werden, vertiefen kann sich der interessierte Leser zum Beispiel bei Wikipedia. Auch bei den Verweisen beschr\u00e4nke ich mich auf wesentliche Artikel, da sonst der Zitierapparat zu umfangreich w\u00fcrde.<\/span><\/span><\/p>\n

Die Entwicklung der numerisch gesteuerten Maschinen und der elektronischen Rechenmaschinen begann gleichzeitig und hatte denselben Ursprung, n\u00e4mlich milit\u00e4rische Belange. Der erste elektromechanisch ausgestattete Rechner in den USA, der von 1939 bis 1944 gebaute Mark I, diente f\u00fcr Berechnungen zur Erh\u00f6hung der Treffsicherheit von Artilleriegeschossen ([48]). Auch der, mit 18000 R\u00f6hren ausgestattete Rechner ENIAC wurde ab 1945 wesentlich f\u00fcr den Bau der Atombombe verwendet ([49], Seite 357 folgende). Die Aufgabe der ersten numerisch gesteuerten Maschinen war es, die Fertigungsgenauigkeit von Flugbomben und Flugzeugen zu verbessern. Die bisherigen Werkzeugmaschinen waren daf\u00fcr zu ungenau, so dass teure Nacharbeiten erforderlich wurden. Daher entstand die Idee, die von Ingenieuren zuvor errechneten geometrischen Profildaten direkt zur Steuerung der Bearbeitungsmaschinen zu verwenden (NC-Technik) ([49], Seite 411 folgende). Milit\u00e4rischen Zwecken dienten auch die in Deutschland und Gro\u00dfbritannien entwickelten Rechner. Der im Jahr 1941 von Konrad Zuse in Deutschland entwickelte Rechner Zuse Z3 war der erste bin\u00e4r arbeitende programmierbare Rechner.<\/span><\/span><\/p>\n

Im Unterschied zu fr\u00fcheren technologischen Neuerungen erfolgte die Entwicklung der Rechentechnik und der numerisch gesteuerten Maschinen zun\u00e4chst weitgehend auf Staatskosten. Der Grund daf\u00fcr war, dass die dazu erforderlichen Investitionskosten \u00fcber viele Jahre f\u00fcr die zivile Industrie zu hoch waren. Das liegt daran, dass mit zunehmender technischer Entwicklung immer mehr wissenschaftliche Vorarbeit und Grundlagenforschung erforderlich wird, um weitere Fortschritte zu erzielen. Dies bedeutet lange Entwicklungszeiten, die dem Interesse einer schnellen Kapitalverwertung widersprechen. Von daher gewinnt die staatliche F\u00f6rderung von Technologieentwicklung eine wachsende Bedeutung. Dies zeigte sich auch bei der staatlichen Finanzierung der Raumfahrt und des Kernkraftwerksbaus, die beide ihrerseits die Rechner- und Programmentwicklung forcierten. Kommerzielle Rechner setzten sich erst Ende der 1950er Jahre durch. Im Jahr 1959 betrugen die Monatsmieten mittlerer Rechner, wie des Rechners IBM 650 zwischen 35 000 DM und 80 000 DM, bei Gro\u00dfrechnern waren es bis zu 300 000 DM ([49], Seite 372)<\/span><\/span><\/p>\n

Zun\u00e4chst sollen wesentliche Etappen der Rechnerentwicklung umrissen werden. Beschrieben werden die Digitalrechner, da sie inzwischen fast alle anderen Rechnertypen verdr\u00e4ngt haben. Auf die zun\u00e4chst rein mechanisch funktionierenden Rechner folgten ab den 1940er Jahren die elektromechanischen Rechner in Relaistechnik, dann die R\u00f6hrenrechner. Ab dem Jahr 1955 setzten sich mit Transistoren best\u00fcckte Rechner durch und mit der Entwicklung der integrierten Schaltkreise ab dem Jahr 1958 begann das Zeitalter der Mikroelektronik ([50], [51]). Im Jahr 1971 wurde der erste Mikroprozessor vorgestellt und aus ihm f\u00fcr die Anwendung in Ger\u00e4ten der Mikrocontroller entwickelt ([48]). Integrierte Schaltkreise enthalten auf einem Chip mit Abmessungen von wenigen Millimetern inzwischen mehrere Milliarden Schaltelemente samt ihren elektrischen Verbindungen. Zum Vergleich: der genannte Rechner Mark I hatte eine Frontl\u00e4nge von 16 Metern und wog 35 Tonnen ([49], Seite 358). <\/span><\/span><\/p>\n

Diese zunehmende Miniaturisierung erm\u00f6glichte nicht nur h\u00f6here Rechen\u00adleistungen, sondern auch den Einbau von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern in ganz unterschiedliche Ger\u00e4te. Die bisherige Erfahrung der Entwicklung der Rechnertechnik ergibt, dass sich etwa alle zwei Jahre die Packungs\u00addichte der Schaltelemente auf einem Chip verdoppelt, wodurch sich in etwa demselben Ma\u00df die Leistung erh\u00f6ht ([45]). Dies ist das sogenannte Moore\u2018sche Gesetz. Besa\u00df der erste Mikroprozessor Intel 4004 im Jahr 1971 etwa 2 300 Transistoren, so besa\u00df 20 Jahre sp\u00e4ter der Intel 80486 bereits 1,2 Millionen Transistoren und der IBM Power 7 Prozessor 20 Jahre sp\u00e4ter 1,2 Milliarden Transistoren, was jeweils einer Zunahme um das 1000-fache in 20 Jahren entspricht. Musste der Roboter Shakey in den 1960er Jahren noch mit einem Arbeitsspeicher von 192 Kilobyte auskommen, so hatte der IBM-Rechner Watson im Jahr 2011 bereits einen Arbeitsspeicher von 16 Terabyte, eine Steigerung um das 83-Millionenfache. Auch die Zunahme der Geschwindigkeit der Rechner folgt in etwa dem Moore’schen Gesetz. Konnte der Roboter Shakey etwa 12 000 Rechenoperationen pro Sekunde ausf\u00fchren, so waren es bei dem IBM-Rechner Watson rund 80 Billionen pro Sekunde ([2], Seite 47). Die derzeit leistungsf\u00e4higsten Computer haben Arbeitsspeicher um die 1000 Terabyte und Rechenleistungen von mehr als 18 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde, was der Gr\u00f6\u00dfenordnung der Leistung des menschlichen Gehirns entspricht ([2], Seite 146). Zum Vergleich: Der genannte MARK-I\u2013Rechner konnte 10 Rechenoperationen pro Sekunde durchf\u00fchren. Gleichzeitig verbrauchen die Rechner immer weniger Strom pro Operation. Dies erlaubt die Verwendung von Rechnern in Mobilger\u00e4ten wie den Smartphones. Rechenleistung wurde damit ohne eine Verbindung zu einem Stromnetz verf\u00fcgbar. Die wachsende Rechenleistung von Rechnern ohne Stromanschluss und die F\u00e4higkeit der Kommunikation mit dem Internet erm\u00f6glicht immer mehr technische Anwendungen in Bereichen ohne ausgebaute Infrastruktur. Das empirische Moore\u2019sche Gesetz f\u00fchrte bisher zu einem exponentiell beschleunigten Wachstum der Rechenleistung und damit der Datenverarbeitung, das von der technischen Seite die sich zunehmend beschleunigende Automatisierung in den Produktionsprozessen und anderen Bereichen der Gesellschaft erkl\u00e4rt. Nat\u00fcrlich st\u00f6\u00dft die Miniaturisierung auf Basis der bisherigen Technik irgendwann auf physikalische Grenzen. Daher werden alternative Rechnerkonzepte und Rechnerarchitekturen wie zum Beispiel Quantencomputer oder neuromorphe Chips entwickelt, die versuchen, Struktur und Funktionsweise des Gehirns nachzubilden. Au\u00dferdem werden andere Materialien zur Chipherstellung erprobt. <\/span><\/span><\/p>\n

Die Kosten f\u00fcr Rechner und ihre Komponenten sind betr\u00e4chtlich gesunken und sinken weiter. Kostete etwa im Jahr 1980 ein Megabyte Festspeicherplatz noch rund 100 US $, so waren es 20 Jahre sp\u00e4ter nur noch einige Zehntel US Cent ([45]). Zugleich wurden die Festplatten kleiner und schneller, was die Speicherung gro\u00dfer Datenmengen erm\u00f6glichte und neue Programme zu ihrer Verarbeitung erforderte. Nach ([28], Seite 11) sanken die Kosten pro Rechen\u00adoperation im Jahresmittel zwischen 1945 und 1980 um 37\u00a0% und zwischen 1980 und 1990 j\u00e4hrlich um durchschnittlich 64\u00a0%. Kein anderer Bereich der Technik hat ein so hohes Entwicklungstempo wie die Rechnertechnik und ihr Umfeld.<\/span><\/span><\/p>\n

Zu Beginn der Rechnerentwicklung gab es nat\u00fcrlich weder Programme, Programmiersprachen noch Betriebssysteme. Die gew\u00fcnschten Rechen\u00adoperationen mussten dem Rechner am Anfang als Schaltanweisungen an die verbauten Komponenten mitgeteilt werden. Sie wurden \u00fcber Lochstreifen eingelesen oder gest\u00f6pselt. Im Verlauf der Zeit wurden immer wieder neue Computersprachen, Betriebssysteme, Compiler und Anwenderprogramme entwickelt, die es erlaubten, dem Computer Aufgaben zu \u00fcbergeben, ohne dass dem Entwickler der Aufbau des Rechners bekannt sein muss. Zur \u00dcbersetzung von in h\u00f6heren, leichter handzuhabenden problemorientierte Programmiersprachen, wie zum Beispiel die in der Programmiersprache Fortran programmierten Anweisungen in die Maschinensprache dienten die Compiler und Assembler. Mit der Entwicklung von Schnittstellenprogrammen wurde es m\u00f6glich, die Ergebnisse von Konstruktionsberechnungen direkt zur Steuerung von Werkzeug\u00admaschinen zu verwenden, aus der NC-Maschine wurde die CNC-Maschine ([52]). <\/span><\/span><\/p>\n

Die Entwicklung der Rechentechnik beschleunigte die Verzahnung von Wissenschaft und Technik. Seit Ende des 19. Jahrhunderts erh\u00e4lt die Technik wesentliche Impulse von der wissenschaftlichen Forschung oder ist ohne sie kaum mehr m\u00f6glich. Umgekehrt stellt die Technik Forderungen an die Wissenschaft zur L\u00f6sung aufgetretener Probleme. Immer neue und st\u00e4rker spezialisierte Fachdisziplinen entstanden und entstehen. F\u00fcr viele Probleme, die nicht mit Formeln zu l\u00f6sen sind, werden numerische Verfahren entwickelt. Die Entwicklung der Rechentechnik erlaubt immer detailliertere Berechnungen und Simulationen in st\u00e4ndig neuen Anwendungsbereichen. Oft wird f\u00fcr diese Entwicklung der Begriff der wissenschaftlich \u2013 technischen Revolution verwendet. Die Verbilligung der Rechner und die Einf\u00fchrung der Arbeit\u00adsplatzrechner f\u00fchrten auch zu ihrer Verbreitung im kaufm\u00e4nnischen Bereich, Verwaltung und Logistik, womit eine zunehmende Rationalisierung einherging. In der B\u00fcroarbeit begann damit eine \u00e4hnliche Entwicklung, wie sie durch die Automatisierung der Produktion stattfand.<\/span><\/span><\/p>\n

Auf zwei Begriffe im Zusammenhang der Entwicklung von Rechentechnik und Rechenprogrammen soll noch eingegangen werden, die unter den Schlagworten \u201eBig Data\u201c und \u201eK\u00fcnstliche Intelligenz\u201c, im Englischen Artificial Intelligence (AI), bekannt sind. Hierbei handelt es sich um Rechenprogramme, die bereits in vielen Anwendungen genutzt werden und ein gro\u00dfes Zukunftspotential besitzen.<\/span><\/span><\/p>\n

Unter dem Begriff \u201eBig Data\u201c versteht man die Datenverarbeitung gro\u00dfer Datenmengen mit Programmen auf Rechnern. Diese Daten k\u00f6nnen aus verschiedenen Quellen stammen, von verschiedenem Typ, auch unstrukturiert und von unterschiedlicher G\u00fcte sein. Ausgewertet werden sie mit dem Ziel, daraus Schlussfolgerungen und Empfehlungen f\u00fcr Handlungen abzuleiten. Ein Beispiel ist die Auswertung von Sensordaten und extern gesendeten Daten, um ein teilautomatisiertes Automobil zu steuern. Ein weiteres Beispiel ist die Auswertung medizinischer Studien zur Unterst\u00fctzung einer \u00e4rztlichen Diagnose oder von juristischen Datenbanken zur Suche nach Vergleichsf\u00e4llen. Nach Sch\u00e4tzungen verdoppelt sich das weltweite Datenvolumen alle zwei Jahre ([38], Seite 44 folgende), pro Tag entstehen inzwischen zehnmal mehr Daten als alle B\u00fccher der Welt enthalten ([2], Seite 55). Die riesigen Datenmengen ben\u00f6tigen Programme und schnelle Rechner, um die gew\u00fcnschten Daten und Muster zu finden, um damit aus \u201eBig Data\u201c \u201eSmart Data\u201c zu machen. Um ein Beispiel zu nennen: Das Fernwartungszentrum von Siemens \u00fcberwacht 7500 Windturbinen weltweit. Jede dieser Windturbinen besitzt zwischen 100 und 300 Sensoren, die pro Tag etwa 200 Gigabyte an Daten erzeugen. Aus diesen Daten sind die relevanten Wartungsdaten herauszufiltern ([2], Seite 223). <\/span><\/span><\/p>\n

Es er\u00f6ffnet sich das neue Gesch\u00e4ftsfeld der vorausschauenden Wartung und Instandhaltung (Product Lifecycle Management). \u201eBig Data\u201c Auswertungs\u00adprogramme, popul\u00e4r als \u201eData mining\u201c (Datenbergbau, [53]) bezeichnet, erlauben es dar\u00fcber hinaus, zunehmend, Intuition, Erfahrung und Denkt\u00e4tigkeit des Menschen durch Programme zu ersetzen. \u201eData mining\u201c Programme k\u00f6nnen schneller als ein Mensch gro\u00dfe Datenmengen auf Muster untersuchen und Empfehlungen vorschlagen. Dem \u201eData mining\u201c verwandt ist das Gebiet des maschinellen Lernens. Dabei geht es darum, dass Computerprogramme in von Sensoren gelieferten Daten Muster erkennen und daraus Handlungsanweisungen ableiten ([53]). Maschinelles Lernen erm\u00f6glicht es, Roboter au\u00dferhalb strukturierter Umgebungen und f\u00fcr Nichtroutinet\u00e4tigkeiten einzusetzen. So sollen zum Beispiel Serviceroboter ein Werkzeug suchen k\u00f6nnen und es an einen anderen Ort bringen. \u201eBig Data\u201c sind nicht nur technische Daten sondern auch die Daten \u00fcber Personen, die Konzerne wie Facebook, Google, Amazon oder die chinesische Firma Alibaba sammeln und zur Massenmanipulation nutzen.<\/span><\/span><\/p>\n

Programme, die menschliche Urteilskraft ersetzen sollen, sind ein Bestandteil dessen, was unter \u201eK\u00fcnstlicher Intelligenz\u201c ([54]) verstanden wird. Dazu geh\u00f6ren auch Gebiete wie die \u201eExpertensysteme\u201c, \u201eDeep learning\u201c-Verfahren, die neuronalen Netze und weitere. An Verfahren der k\u00fcnstlichen Intelligenz wird weltweit an vielen Universit\u00e4ten und Instituten geforscht, an kommerziellen Firmen sind Internetgiganten wie Google, Amazon, und sein chinesisches Pendant Alibaba, Facebook und Rechner- und Chiphersteller wie IBM oder Intel sowie Softwarefirmen wie Microsoft zu nennen, die eigene Forschungsinstitute betreiben. Im Jahr 2017 wurde in China ein Programm beschlossen, um das Land bis zum Jahr 2030 zum f\u00fchrenden globalen Innovationszentrum f\u00fcr K\u00fcnstliche Intelligenz zu machen. Verfahren der K\u00fcnstlichen Intelligenz f\u00fchren zum Beispiel dazu, dass Roboter immer selbst\u00e4ndiger werden und hinzulernen und, dass bei Auswertung pers\u00f6nlicher Daten die M\u00f6glichkeit zur Massenmanipulation steigt. Wird das Erfahrungswissen eines Roboters in einer Cloud abgespeichert, kann es dazu genutzt werden, andere Roboter anzuleiten. Unter \u201eCloud-Computing\u201c ist die Nutzung von Rechenleistung, Daten und Programmen aus dem Netz anstelle des lokalen Computers zu verstehen. Diese Verfahren und Dienste gewinnen mit der wachsenden Digitalisierung und der Auswertung gro\u00dfer Datenmengen immer mehr an Bedeutung ([38], Seite 37 folgende).<\/span><\/span><\/p>\n

\u00dcber Verfahren zur \u201eK\u00fcnstlichen Intelligenz\u201c wird schon lange geforscht. Was neu ist, dass diese Verfahren aufgrund der immer weiter steigenden Rechnerleistungen inzwischen zur kommerziellen Anwendung kommen, wie zum Beispiel in dem schon erw\u00e4hnten Rechner Watson bei der medizinischen Diagnostik, zur Steuerung von Servicerobotern oder zur Spracherkennung. Spektakul\u00e4re Beispiele f\u00fcr die Anwendung von \u201eK\u00fcnstlicher Intelligenz\u201c waren der Sieg eines Schachcomputers im Jahr 1996 \u00fcber den amtierenden Schachweltmeister Gari Kasparow und der Sieg des Rechners AlphaGo \u00fcber einen der weltbesten Go-spieler im Jahr 2016. Inzwischen siegen Computer auch beim Pokern. Schachcomputer sind ein Beispiel f\u00fcr das maschinelle Lernen, sie lernen von Spiel zu Spiel hinzu und k\u00f6nnen sich immer besser auf ihre menschlichen Spielpartner einstellen, die implementierten Algorithmen lernen selbst\u00e4ndig. Weitere Beispiele sind Spracherkennungs- und \u00dcbersetzungsprogramme, Programme, die Aktienentwicklungen analysieren und Kauf- und Verkaufsprozesse ausl\u00f6sen. 70\u00a0% der Finanztransaktionen werden bereits \u00fcber Algorithmen gesteuert ([2], Seite 272). Einem einfachen Beispiel begegnet man, wenn man bei dem Interneth\u00e4ndler Amazon bestellt, denn dann bekommt man Empfehlungen aufgrund fr\u00fcherer Eink\u00e4ufe oder der Eink\u00e4ufe anderer Kunden. Inzwischen wird der Begriff \u201eK\u00fcnstliche Intelligenz\u201c als Oberbegriff f\u00fcr alle selbstlernende Verfahren verwendet.<\/span><\/span><\/p>\n

Das Beispiel Amazon zeigt auch das kommerzielle Interesse an der Datensammelwut pers\u00f6nlicher Daten und ihrer Auswertung, es geht darum, mehr zu verkaufen. Diese Art der Beeinflussung ist nicht weit entfernt von Manipulationsversuchen, wie wir sie etwa im US-Wahlkampf 2016 kennenlernen konnten, wo Falschmeldungen sich sehr schnell in den sozialen Medien wie Twitter und Facebook verbreiten konnten. Dazu gibt es Computerprogramme, \u201esocial bots\u201c genannt, die dies automatisiert durchf\u00fchren. Die Methoden schneller Auswertung gro\u00dfer Datenmengen erlauben es nicht zuletzt auch, einen immer l\u00fcckenloseren \u00dcberwachungsstaat aufzubauen. Die chinesische Regierung will bis zum Jahr 2020 ein sogenanntes Citizen Score durchf\u00fchren. Dann bekommt jeder Chinese ein Punktekonto, das dar\u00fcber entscheidet, zu welchen Konditionen er einen Kredit erh\u00e4lt, ob er bestimmte Berufe aus\u00fcben, wo er wohnen und wohin er reisen darf ([2], S.275).<\/span><\/span><\/p>\n

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      Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen und Roboter<\/b><\/span><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n<\/li>\n<\/ol>\n

      Auch wenn es – angetrieben durch die Vollbesch\u00e4ftigung in den westlichen Industriel\u00e4ndern – bereits ab Mitte der 1950er Jahre Automatisierungs\u00adanstrengungen gab, so fand doch der Durchbruch mit der Verbreitung der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und der Industrieroboter statt. Im Folgenden soll n\u00e4her auf diese Entwicklung eingegangen werden.<\/span><\/span><\/p>\n

      Die NC-Technik entstand aus dem Bed\u00fcrfnis nach h\u00f6herer Fertigungs\u00adgenauigkeit bei der Formgebung von Werkst\u00fccken, um Ausschuss- und Nachbearbeitungskosten zu senken und den Materialverbrauch zu reduzieren. Ab dem Jahr 1954 wurden die ersten industriell gefertigten NC-Maschinen gebaut ([14], Seite 511 folgende, [52]). In der Anfangsphase bestand die Steuerung aus fest verdrahteten elektromechanischen Bauteilen wie etwa Relais, R\u00f6hren und sp\u00e4ter Transistoren. Bei \u00c4nderungen der gew\u00fcnschten Form des Werkst\u00fccks oder einer \u00c4nderung der Werkzeugf\u00fchrung mussten mindestens die Steuerungsprogramme ausgetauscht werden, in der Anfangszeit waren immer Hardware\u00e4nderungen erforderlich. NC-Maschinen rechneten sich in der Massenfertigung und dort gibt es sie teilweise auch heute noch.<\/span><\/span><\/p>\n

      Etwa ab dem Jahr 1968 erlebte die NC-Technologie durch die Verwendung von integrierten Schaltkreisen und den Mikroprozessoren und Mikrocontrollern ab Mitte der 1970er Jahre einen Durchbruch als CNC-Maschinen, da die Kosten sanken, die Leistungsf\u00e4higkeit stieg und Mittel- und Kleinserien g\u00fcnstiger hergestellt werden konnten. Es konnten Programme eingesetzt werden, wie die im Jahr 1969 vorgestellte speicherprogrammierbare Steuerung SPS ([55]) oder die Programmiersprache APT (Automatic Programming for Tools, [23], Seite 477). Dadurch wurde es leichter m\u00f6glich, die NC-Technik zur Bearbeitung unterschiedlicher Werkst\u00fccke und mit unterschiedlichen Werkzeugen zu benutzen. Dies beschleunigte den Siegeszug der CNC-Maschinen, sie wurden zu Mehrzweck-Maschinen. Gef\u00f6rdert wurde dies durch die Entwicklung von automatischen Werkzeugwechslern und Werkzeugschnellspannern. Die Miniaturisierung und Verbilligung von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern f\u00fchrte dazu, dass immer mehr Steuerungs- und Regelungstechnik direkt in die Werkzeugmaschinen eingebaut wurde, wodurch die Steuerungs- und Regelungsfunktion \u00fcber einen externen Rechner entfiel. Es ist dies eine Entwicklung analog zur Einf\u00fchrung des Elektromotors, der die Dampfmaschine als zentrale Bewegungsmaschine verdr\u00e4ngte.<\/span><\/span><\/p>\n

      Weitere Automatisierungsschritte f\u00fchrten zu einem flexiblen Fertigungs\u00adsystem, in dem verschiedene Bearbeitungsverfahren kombiniert werden und das Werkst\u00fcck automatisch mit einem Materialflusssystem von einem Bearbeitungsschritt zum n\u00e4chsten transportiert wird. Eine Erweiterung des flexiblen Fertigungssystems besteht darin, dass Informationen von Maschine zu Maschine zum Beispiel mit Funk \u00fcber den gesamten Fertigungsprozess ausgetauscht werden. Es handelt sich um eine Art Ford’sches Flie\u00dfbandsystem, in dem eine Kooperation von Maschinen die Kooperation von Menschen im gesamten Produktionsprozess ersetzt. Ein wichtiger Unterschied zum Ford’schen System besteht darin, dass mit CNC-Maschinen eine Fertigung von kleinen Serien kosteng\u00fcnstig wurde. Auch schnellere Modellwechsel wurden m\u00f6glich, da die Werkzeugmaschinen leichter an neue Anforderungen angepasst werden konnten. Vom ersten in Massenproduktion gefertigten Automobil, dem T-Modell (1914) hie\u00df es, man k\u00f6nne es in jeder Farbe bestellen, vorausgesetzt, sie sei schwarz. Heute l\u00e4sst sich zum Beispiel die Ausstattung von Automobilen vom K\u00e4ufer sehr individuell zusammenstellen. Dies ist ein Beispiel f\u00fcr die inzwischen erreichte Flexibilit\u00e4t der automatisierten Produktion. Im Herbst 2016 ging die Meldung durch die Presse, dass der Automobilhersteller Audi das Flie\u00dfbandsystem durch Fertigungsinseln mit Teilezulieferung durch Roboter ersetzen will. Nachdem fast 100 Jahre das Flie\u00dfband Arbeitsweise und Arbeitstakt der Produktion bestimmten, entwickeln sich neue Arbeitsweisen und eine neue Fabrik\u00adorganisation. Die Rolle des Menschen bei der automatisierten Produktion besteht vor allem in der Programmierung der Maschinen, der Entwicklung von Handhabungseinrichtungen, Steuerungs- und Regelungssystemen und der \u00dcberwachung der automatisierten Produktion. Aus dem eigentlichen Produktionsprozess scheidet er immer mehr aus.<\/span><\/span><\/p>\n

      Die Entwicklung der Industrieroboter verlief weitgehend zeitgleich mit der der NC-Maschinen und durchlief dieselben Etappen bei der Entwicklung der Steuerungs- und Regelungstechnik. Im Jahr 1959 wurde der erste Schwei\u00dfroboter f\u00fcr einfache Aufgaben wie das Punktschwei\u00dfen entwickelt, im Jahr 1969 wurde der erste Lackierroboter in der Automobilindustrie eingesetzt. Industrieroboter sind in der Regel ortsfest in K\u00e4figen installiert. Die Automobilindustrie ist noch heute der gr\u00f6\u00dfte Abnehmer von Industrierobotern. In Japan betrug die Roboterdichte in der Automobilindustrie im Jahr 2014 ungef\u00e4hr 1400 Industrieroboter pro 10 000 Arbeiter, in Deutschland etwa 1100, jeder zehnte Arbeitsplatz wird also von Robotern bedient ([56]). Ab dem Jahr 1974 begann sich die Verwendung von Mikrocontrollern und Mikroprozessoren zur Steuerung der Industrieroboter durchzusetzen. Im Jahr 1975 begann die Entwicklung von Montagerobotern, die ab dem Jahr 1980 mit Kameras und weiteren Sensoren ausgestattet wurden. <\/span><\/span><\/p>\n

      F\u00fchrend in der Anwendung von Industrierobotern sind derzeit Japan, S\u00fcdkorea und Deutschland. Seit dem Jahr 2010 ist die Anzahl der installierten Roboter j\u00e4hrlich um mindestens 7\u00a0% gewachsen, zwischen 2017 und 2019 wird ein weltweites j\u00e4hrliches Wachstum um 13\u00a0% erwartet ([56]), wobei China mit 25\u00a0% des Gesamtabsatzes inzwischen der gr\u00f6\u00dfte Absatzmarkt ist. F\u00fcr 2018 wird erwartet, dass China die weltweit gr\u00f6\u00dfte Zahl an Industrierobotern installiert haben wird. Die chinesische Regierung f\u00fchrt seit l\u00e4ngerem eine Technologieoffensive durch, um zu den hochentwickelten Industriestaaten aufzuschlie\u00dfen, weil China inzwischen kein Billiglohnland mehr ist. Dazu hat sie das Programm \u201eMade in China 2025\u201c beschlossen, das sich am deutschen Konzept von \u201eIndustrie 4.0\u201c orientiert ([57]). Die gr\u00f6\u00dften Hersteller von Industrierobotern und Automatisierungseinrichtungen sind die japanische Firma Mitsubishi, die Schweizer Firma ABB und die japanische Firma Fanuc. In Deutschland stellt unter anderem die Firma Kuka, die im Jahr 2016 von einer chinesischen Firma \u00fcbernommen wurde, Industrieroboter her.<\/span><\/span><\/p>\n

      Ab dem Jahr 1985 begann die Entwicklung von mobilen Industrierobotern, den sogenannten Servicerobotern. W\u00e4hrend Industrieroboter ortsfest aufgestellt sind und Menschen von ihrem Aktionsradius abgeschirmt werden, sollen sich Serviceroboter frei bewegen. Sie m\u00fcssen mit Menschen gefahrlos zusammenarbeiten k\u00f6nnen, daher wird auch die Bezeichnung kollaborative oder kooperative Roboter (\u201ecobots\u201c) gebraucht. Bei Servicerobotern spielen die Sensorik, Beweglichkeit, Lern-, Greif- und Kommunikationsf\u00e4higkeit in Echtzeit eine gro\u00dfe Rolle. F\u00fcr die erforderlichen nachgiebigen Materialien und Greifmechanismen werden neue Wissensgebiete geschaffen, die zum Beispiel Erkenntnisse aus der Biologie benutzen. Beispiele f\u00fcr die derzeitige Generation von Servicerobotern sind die Roboter \u201aBaxter\u2018 der Firma Rethink Robotics oder der UR5 von Universal Robotics ([1], Seite 227, [58]). Vor allem eine Eigenschaft ist an diesen und \u00e4hnlichen Robotertypen hervorzuheben: Sie m\u00fcssen nicht programmiert werden, man kann ihnen durch F\u00fchrung des Arms zeigen, was sie tun sollen (teach in Verfahren). Statt des teuren Programmierers kann das der Arbeiter tun, der durch ihn ersetzt werden oder mit ihm zusammenarbeiten soll. Mit der Entwicklung der Serviceroboter sind mehrere Erwartungen verbunden: So die, dass sie die Verlagerung von Industrie aus Hochlohnl\u00e4ndern in Niedriglohnl\u00e4nder stoppen k\u00f6nnen, weil ungelernte Arbeit von Servicerobotern \u00fcbernommen werden kann, sie sollen auch den demografisch bedingten R\u00fcckgang der Arbeitsbev\u00f6lkerung ausgleichen. In der Altenpflege wird ebenfalls ein gro\u00dfes Potential f\u00fcr humanoide Serviceroboter gesehen. <\/span><\/span><\/p>\n

      Wie bei Computern sinken auch die Preise von Robotern st\u00e4ndig. Kostete im Jahr 2005 ein typischer Schwei\u00dfroboter noch 182 000 US $, so waren es im Jahr 2014 133 000 US $. Bis zum Jahr 2025 sollen die Kosten nochmals um mehr als 20\u00a0% sinken ([58]). Gr\u00f6\u00dfer als der Markt f\u00fcr Industrie- und Service\u00adroboter ist der Markt f\u00fcr Haushaltsroboter. Wurden im Jahr 2013 178 000 Industrieroboter und 21 000 industrielle Serviceroboter verkauft, so waren es in demselben Jahr 2,7 Millionen Haushaltsroboter ([38], Seite 25, 26).<\/span><\/span><\/p>\n

      Wesentliche Fortschritte fanden vor allem in der Beweglichkeit der Roboterarme, der Greiftechnik und ihrer Steuerung statt. Die immer pr\u00e4ziseren Bewegungsabl\u00e4ufe von Roboterarmen und Handhabungseinrichtungen werden durch ausgefeilte schnelle Graphik- und Steuerungsprogramme und verbesserte Sensoren erreicht. Wurde zu Beginn der Entwicklung die Bewegung des Roboterarms \u00fcber drei Achsen gesteuert, so sind es heute teilweise erheblich mehr. Die zunehmende Ausstattung der Roboter mit Sensoren mit verbesserter Mustererkennung und die gr\u00f6\u00dfere Beweglichkeit erlauben es, sie nicht nur bei Routinearbeiten in immer gleicher Umgebung mit fest vorgegebenen Bewegungen einzusetzen, sondern auch in sich \u00e4ndernden Umgebungen, wo sie der Situation entsprechend reagieren m\u00fcssen. Ein Fachgebiet, das sich mit derartigen Themen besch\u00e4ftigt, ist die Mechatronik und die K\u00fcnstliche Intelligenz. Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter erfordert neben fortgeschrittenen Sensoren und nachgiebigen Materialien eine Reaktion in Echtzeit und eine Spracherkennung f\u00fcr die Anweisungen von Menschen. <\/span><\/span><\/p>\n

      Nach der Darstellung der Automatisierung in der traditionellen Industrieproduktion soll noch auf zwei weitere technische Entwicklungen eingegangen werden, die die Produktion und die Distribution ver\u00e4ndern, den sogenannten \u201e3D-Druck\u201c und die Entwicklung von Transportdrohnen. <\/span><\/span><\/p>\n

      3D-Druck ist der popul\u00e4re Name f\u00fcr additive Fertigungsverfahren, auch generative Fertigungsverfahren genannt ([59]). Gemeinsam ist diesen Prozessen, dass sie mit unterschiedlichen Verfahren \u2013 meist mit Lasertechnologie – und mit unterschiedlichen Materialien das gew\u00fcnschte Endprodukt aus vorher berechneten Geometriedaten Schicht f\u00fcr Schicht aufbauen. Diese Verfahren sind ein Gegenst\u00fcck zur CNC\u2013Fertigung, in der ein Rohling durch Abtragen in die gew\u00fcnschte Endform gebracht wird. Die additive Fertigung braucht im Idealfall keine Nachbearbeitung, verbraucht weniger Material und ben\u00f6tigt kaum menschliche Eingriffe. Als Beispiele seien aus dem medizinischen Bereich die Herstellung von H\u00fcftgelenksprothesen oder von Zahnersatz genannt. Die individuelle Situation wird gescannt und daraus der Ersatz berechnet und mit additiven Verfahren erstellt. F\u00fcr die Lieferung von Ersatzteilen bei nicht mehr produzierten Maschinen und Ger\u00e4ten ergibt sich f\u00fcr den Hersteller die M\u00f6glichkeit der geringeren Bevorratung von Ersatzteilen, da sie auf Anforderung additiv aufgebaut werden k\u00f6nnen. Additive Verfahren beschleunigen die Prototypenfertigung, was schnellere Produktzyklen m\u00f6glich macht. Insbesondere hat dieses Verfahren bei der Herstellung kleiner Bauteile, komplexer Bauteilgeometrien, der Gewichtseinsparung und bei der Erzeugung von Bauteilen mit speziellen mechanischen Anforderungen Vorteile. Es ist zu erwarten, dass die Bereiche zunehmen, in denen additive Verfahren zum Standard und zur Serienfertigung werden ([38], Seite 31 folgende).<\/span><\/span><\/p>\n

      Unbemannte Flugk\u00f6rper, popul\u00e4r Drohnen genannt, werden schon seit langem f\u00fcr milit\u00e4rische Zwecke entwickelt. Dienten sie erst zur Aussp\u00e4hung von Zielen, so sp\u00e4ter auch zu ihrer Ausschaltung. Den Feuerbefehl gibt in der Regel noch der Mensch. Dies k\u00f6nnte aber auch heute schon ein Programm \u00fcbernehmen, zum Beispiel ein Gesichtserkennungsprogramm f\u00fcr einen Menschen. Derartige autonome Killerroboter sind preiswert, leicht herzustellen und zu bedienen, was die Hemmschwelle f\u00fcr ihren Einsatz senkt. In der zivilen Nutzung sollen unbemannte Flugk\u00f6rper, Multicopter genannt, vor allem zu einer Umstellung der Logistik in Transport und Produktion dienen. Zunehmend werden Waren \u00fcber Interneth\u00e4ndler bestellt. F\u00fcr das Zusammensuchen einer Bestellung werden zum Teil schon Service\u00adroboter eingesetzt und f\u00fcr die Zustellung werden Multicopter und andere Transportroboter erprobt. Im Produktionsprozess k\u00f6nnen Multicopter oder Serviceroboter die gerade ben\u00f6tigten Teile liefern. In der Landwirtschaft spielen Multicopter ebenfalls eine wichtige Rolle, zum Beispiel, um Zeitpunkt und Menge des Einsatzes von D\u00fcnger und Pestiziden oder den besten Erntezeitpunkt zu ermitteln. Die Digitalisierung der Landwirtschaft (\u201esmart farming\u201c, \u201eLandwirtschaft 4.0\u201c) findet bisher relativ wenig Aufmerksamkeit in der \u00d6ffentlichkeit.<\/span><\/span><\/p>\n

      Abschlie\u00dfend noch zwei Anmerkungen und ein kurzes Res\u00fcmee: Seit Ende des zweiten Weltkriegs wurden viele weitere technische Neuerungen entwickelt, die bahnbrechend waren, aber nicht zu grundlegenden Ver\u00e4nderungen im Produktionsprozess f\u00fchrten. Als Beispiel sei die Lasertechnik genannt, die beim Messen, Schwei\u00dfen und Schneiden gro\u00dfe technische Fortschritte brachte. Zum Zweiten: Der griechische Philosoph Heraklit schrieb, dass der Krieg der Vater aller Dinge sei. Wir haben im Vorangegangenen gesehen, dass viele der geschilderten technischen Entwicklungen ihren Ausgangspunkt in milit\u00e4rischen Anforderungen hatten. Es waren aber nicht spezifische milit\u00e4rische Besonderheiten, die zu den Entwicklungen f\u00fchrten, sondern die Tatsache, dass f\u00fcr milit\u00e4rische Zwecke immer staatliches Geld zur Verf\u00fcgung steht.<\/span><\/span><\/p>\n

      Res\u00fcmee: Wie beschrieben hat die gegenw\u00e4rtige Automatisierungsphase ein besonderes Merkmal. Ersetzten die bisherigen technischen Revolutionen vor allem menschliche Routinet\u00e4tigkeit, so erm\u00f6glichen es die heutigen technischen M\u00f6glichkeiten, menschliche Arbeit auch bei Nichtroutinet\u00e4tigkeit zu ersetzen.<\/span><\/span><\/p>\n

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          Automatisierung der Produktion nach dem zweiten Weltkrieg<\/b><\/span><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n<\/li>\n<\/ol>\n

          Die Geschichte der bisherigen technischen Revolutionen des Produktionsprozesses haben gezeigt, dass ihr Zeitraum in Jahrzehnten zu bemessen ist. Das liegt wesentlich daran, dass es Zeit braucht, bis sich technische Neuerungen breit durchsetzen und damit die Produktionsverh\u00e4ltnisse ver\u00e4ndern. Obige Darstellung der fortschreitenden Automatisierung ergibt, dass wir uns bereits mitten in einer industriellen Revolution befinden, wie Marx sie definiert. Mit der Automatisierung der Produktion ersetzen zunehmend rechnergesteuerte Maschinen zuvor von Menschen durchgef\u00fchrte T\u00e4tigkeiten. Der Kernprozess ist, dass zunehmend Steuerungs- und Regelungsaufgaben in der Produktion von Automaten \u00fcbernommen werden und daher die F\u00fchrung der Maschinen immer weniger menschliche \u00dcberwachung und Eingriffe ben\u00f6tigt. Der Produktions\u00adprozess wird immer mehr zu einem in sich geschlossenem System miteinander agierender Maschinen. Die in Maschinen eingebauten Sensoren und eingebetteten Systeme \u00fcbernehmen dabei geistige T\u00e4tigkeiten, die fr\u00fcher Menschen in der Produktion aus\u00fcbten. Nach meiner Z\u00e4hlweise handelt es sich dabei um die zweite industrielle Revolution. Dennoch wird hier der Begriff \u201eIndustrie 4.0\u201c, wenn auch nicht im Sinne einer 4. Industriellen Revolution, benutzt, weil er ein staatlich gef\u00f6rdertes Programm zur Digitalisierung der Produktion und f\u00fcr neue digitale Gesch\u00e4ftsmodelle beinhaltet und allgemeiner Sprachgebrauch ist. <\/span><\/span><\/p>\n

          Die Etiketten, die f\u00fcr technologische Innovationen geschaffen werden, entspringen oft Marketingzwecken und haben wenig analytischen Wert. Wie ich herauszuarbeiten versucht habe, gab es zwei Revolutionen der Produktivkr\u00e4fte in der Neuzeit, die ihrerseits jeweils eine vorbereitende Etappe besa\u00dfen:<\/span><\/span><\/p>\n

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          • Die industrielle Revolution, die die Hand bei der F\u00fchrung des Werkzeugs ersetzte, wurde durch die Manufakturperiode vorbereitet.<\/span><\/span><\/li>\n
          • Die zweite industrielle Revolution, die den Arbeiter bei der F\u00fchrung der Maschine durch einen Automaten ersetzt, wurde durch die Flie\u00dfbandproduktion vorbereitet.<\/span><\/span><\/li>\n<\/ul>\n

            Die Produktionsverh\u00e4ltnisse haben sich mit der bisherigen Automatisierung ge\u00e4ndert und werden das weiter tun. Nicht nur, weil der Mensch immer weiter aus dem Produktionsprozess heraustritt, ein anderer Aspekt ist ebenfalls wichtig. Die M\u00f6glichkeit einer profitablen automatisierten Herstellung von individualisierten Produkten ist eine Abkehr von der fr\u00fcheren standardisierten Massenfertigung. Gefertigt wird zunehmend nach Kundenwunsch, was eine Mengensteuerung m\u00f6glich macht und damit das Risiko einer \u00dcberproduktion senkt. Die \u201eatmende“ Produktion nach Auftragslage hat auch Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt. Denn sie erfordert zum Beispiel die Flexibilisierung der Tarifvertr\u00e4ge bez\u00fcglich Arbeitszeiten, Leiharbeit, Teilzeitarbeit und vieles mehr. Das fr\u00fcher dominierende Normalarbeitsverh\u00e4ltnis wird zum Auslaufmodell ([29]). Teilweise im Unterschied zu fr\u00fcheren technischen Revolutionen steigen heute die Anforderungen an die Qualifikation f\u00fcr einen gro\u00dfen Teil der in der Produktion besch\u00e4ftigten Arbeiter. Eine Reihe neuer Berufsfelder ist entstanden, weitere werden entstehen, andere verschwinden. Arbeit f\u00fcr geringer Qualifizierte gibt es h\u00e4ufig nur noch in Dienstleistungsbereichen, die Zusammensetzung und Gliederung der Werkt\u00e4tigen befinden sich im st\u00e4ndigen Wandel. Insbesondere sinkt durch die Automatisierung auch die Anzahl der in der Produktion besch\u00e4ftigten Arbeiter, was die Klassenverh\u00e4ltnisse ver\u00e4ndert.<\/span><\/span><\/p>\n

            Eine weitere Ver\u00e4nderung der Produktionsstrukturen ist schon l\u00e4nger zu erkennen. Wurden fr\u00fcher alle Komponenten des Endprodukts in einem Betrieb gefertigt, so wird inzwischen die Fertigung von Teilprodukten immer mehr in Zulieferbetriebe ausgelagert. Damit sollen Kosten gedr\u00fcckt werden. Was als Kernkompetenz in einem Unternehmen bleiben muss, \u00e4ndert sich aber st\u00e4ndig mit der technischen Entwicklung. Manche Ausgliederungen werden inzwischen wieder r\u00fcckg\u00e4ngig gemacht, weil die ausgelagerten Prozesse sich inzwischen zu Kernkompetenzen entwickelt haben. War fr\u00fcher der Motorenbau die Kernkompetenz eines Automobilherstellers und wurden Elektronikbausteine von Zulieferern eingekauft, so kaufen heute Automobilhersteller Firmen, die ihnen f\u00fcr die Entwicklung des automatisierten Fahrens und f\u00fcr die Produktion alternativer Antriebe notwendig sind. <\/span><\/span><\/p>\n

            Meine Klassifizierung der gegenw\u00e4rtigen Automatisierung der Produktion als zweite industrielle Revolution entspricht der Marx\u2019schen Begrifflichkeit der Ersetzung von bisher dem Menschen vorbehaltenen T\u00e4tigkeiten durch Maschinen. In den deutschen Konzeptpapieren zu \u201eIndustrie 4.0\u201c wird diese als vierte industrielle Revolution bezeichnet und eine Phase der dritten industriellen Revolution von 1970 bis heute angenommen. Mir erscheint das willk\u00fcrlich, da es eine kontinuierliche Entwicklung der Automatisierung von etwa 1960 an bis heute gibt ([14], Seite 488 folgende) und die mit dem Programm \u201eIndustrie 4.0\u201c geplanten Neuerungen die sich beschleunigende Fortsetzung der vorhergehenden Entwicklung sind. Wenn man eine neue Etappe seit dem Jahr 1960 herausheben will, so betrifft sie die Einf\u00fchrung von Computern in Verwaltung und Logistik seit etwa 1980. Dies hat den Anstieg der Zirkulationskosten f\u00fcr das Kapital begrenzen k\u00f6nnen, war aber keine Revolution des Produktionsprozesses ([60], Seite 62). Was sich derzeit \u00e4ndert, ist die Geschwindigkeit der Einf\u00fchrung neuer Automatisierungstechniken. Das liegt an der Erweiterung der Einsatz\u00adm\u00f6glichkeiten von Robotern und ihrer Verbilligung. Laut VW kostet die Roboterstunde zwischen 3 und 6 Euro, ein menschlicher Arbeiter knapp 50 Euro die Stunde ([2], Seite. 236).<\/span><\/span><\/p>\n

            Eine Entwicklung zu einer neuen gesellschaftlichen Betriebsweise ist derzeit nicht zu erkennen. Es ist eine Situation, die Marx so beschreibt ([15], Seite 496): \u201eDie Umw\u00e4lzung der gesellschaftlichen Betriebsweise, dies notwendige Produkt der Umw\u00e4lzung des Produktionsmittels, vollzieht sich in einem bunten Wirrwarr von \u00dcbergangsformen:\u201c <\/span><\/span><\/p>\n

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                Das Projekt \u201eIndustrie 4.0\u201c<\/b><\/span><\/span><\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n<\/li>\n<\/ol>\n

                Zun\u00e4chst gilt es zu untersuchen, was die mit \u201eIndustrie 4.0\u201c zus\u00e4tzlich verbundenen Schlagw\u00f6rter wie \u201ecyber-physikalisches System\u201c (CPS), \u201eInternet der Dinge\u201c, \u201eCloud computing\u201c oder \u201esmarte Fabrik\u201c bedeuten.<\/span><\/span><\/p>\n

                Der Begriff \u201eInternet der Dinge“ wurde 1999 am MIT (Massachusetts Institute of Technology) im Rahmen der Entwicklung einer firmen\u00fcbergreifenden RFID-Struktur gepr\u00e4gt ([61]). Die RFID-Technik (RFID Radio frequency Identification) dient vor allem der Lokalisierung von Dingen, zum Beispiel bei der Paketverfolgung, also der Rationalisierung in der Logistik. Diese Technik ist schon l\u00e4nger im Einsatz, wie jeder wei\u00df, der ein Paket erwartet. Es gibt weitere Verfahren, um Daten \u00fcber kurze Distanzen auszutauschen. Diese Verfahren ben\u00f6tigen weniger Energie als die in Kapitel 4.2 genannten Mobilfunkverfahren und kommen in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz. <\/span><\/span><\/p>\n

                Die Ziele des \u201eInternets der Dinge\u201c gehen aber weiter. Es geht um \u201esmarte Dinge\u201c und \u201esmarte Fabriken\u201c, die mittels IP-Adressen eindeutig identifizierbar, durch Sensoren wahrnehmungsf\u00e4hig, durch Mikrocontroller reaktionsf\u00e4hig und durch Funk oder Internet kommunikationsf\u00e4hig sind. So kann ein Lackierroboter zum Beispiel den F\u00fcllstand seiner Farben ermitteln und eine Nachbestellung veranlassen oder eine Maschine den Bearbeitungszustand eines Werkst\u00fccks an die n\u00e4chste Bearbeitungsstation mitteilen. Damit einher geht ein neues Gesch\u00e4ftsmodell, bei dem das an den Kunden ausgelieferte Produkt w\u00e4hrend seines ganzen Einsatzes vom Hersteller \u00fcberwacht und gewartet wird, das sogenannte \u201e<\/span><\/span>Produktlebenszyklusmanagement\u201c<\/span><\/span>, auch \u201esmart services\u201c genannt. So kann wie beim carsharing eine Dienstleistung verkauft werden anstelle der Maschine, die sie erbringt. Wird zum Beispiel eine elektrische Antriebsleistung ben\u00f6tigt, so rechnet der Hersteller des Elektromotors die Nutzungszeit des Elektromotors und die vorausschauende Wartung ab, anstatt den Elektromotor zu verkaufen (pay per use). Die durch Automatisierung ge\u00e4nderte Produktionslogik erfordert auch eine ge\u00e4nderte Gesch\u00e4ftslogik und f\u00fchrt zu neuen Gesch\u00e4ftsmodellen. Auch andere Gesch\u00e4ftsmodelle \u00e4ndern sich. Durch die M\u00f6glichkeit der Produktion bis zur Losgr\u00f6\u00dfe 1 kann der Kunde bis zum tats\u00e4chlichen Produktionsbeginn \u00c4nderungen an seiner Bestellung vornehmen. F\u00fcr die Unternehmen verringert sich durch diese Art der Produktion das Risiko einer \u00dcberproduktion am K\u00e4uferwillen vorbei. <\/span><\/span><\/p>\n

                Die Planung von \u201esmarten Fabriken\u201c, ihrer Bestandteile und Produkte soll vorab durch Simulationen auf Computern erfolgen. Es wird ein \u201edigitaler Zwilling\u201c (\u201edigital twin\u201c) der Anlage, der geplanten Prozesse, der Logistik und der Produkte erstellt, wodurch bereits am Modell optimiert werden kann. Auch die \u201esmart services\u201c sind ein von Sensoren im Produkt informierter \u201edigitaler Zwilling\u201c eines Produkts, der nach Bedarf eine Wartung von Verschlei\u00dfteilen veranlasst.<\/span><\/span><\/p>\n

                F\u00fcr das \u201eInternet der Dinge\u201c ([38], Seite 44 folgende) sind sichere, schnelle und standardisierte Kommunikationsstrukturen notwendig. Bei der Beschreibung des automatisierten Fahrens wurde bereits der zuk\u00fcnftige Mobilfunkstandard 5G genannt, der Kommunikation in Echtzeit mit hohen Datenraten erm\u00f6glicht. Die Informations- und Kommunikationstechnik wird immer mehr zur Schl\u00fcssel\u00adtechnologie bei der weiteren Digitalisierung von Produktion und Gesellschaft. Auch das Cloud-Computing, die Nutzung von Informationen, Programmen und Rechenkapazit\u00e4ten im Internet geh\u00f6rt dazu. Durch Funkkommunikation und die Anbindung an das Internet wird aus einem Gegenstand ein sogenanntes \u201ecyber-physikalisches System“ und aus dem Produktionsprozess ein \u201ecyber-physikalisches Produktionssystem\u201c. Ein Merkmal dieser Entwicklung ist, dass sich Maschinen und Ger\u00e4te selbst \u00fcberwachen und eventuell erforderliche Ma\u00dfnahmen zu ihrer weiteren Funktionsf\u00e4higkeit selber kommunizieren, wo fr\u00fcher der Mensch beobachten und kommunizieren musste und die entsprechenden Ma\u00dfnahmen manuell veranlassen musste.<\/span><\/span><\/p>\n

                Die Vernetzung und Kommunikation aller Bestandteile des Produktionsprozesses \u00fcber Internet und Funk ist ein Bestandteil der \u201esmart factory\u201c. Es handelt sich dabei um eine horizontale und vertikale Vernetzung: Beschrieben wurde bereits die vertikale Vernetzung im Produktionsprozess, die von der Konstruktion und Berechnung zur Fertigung, die horizontale besteht in der Kommunikation zwischen den einzelnen Produktionsschritten. Bereits vorhanden, aber in weiterem Ausbaustadium ist der Bereich der Logistik. Veranschaulichen wir das am Beispiel einer Autobestellung: Ein Kunde bestellt ein Modell mit einem bestimmten Motor und Ausstattungspaket a, b, c\u2026 und Einzelw\u00fcnschen x, y, z\u2026 . Dieses individuelle Produkt kann nur zu akzeptablen Preisen produziert werden, wenn das Fahrzeug entsprechend der zu verbauenden Teile automatisch zu den passenden Fertigungszellen transportiert wird, wo die Einbauteile automatisiert montiert werden. Die Produktion von Losgr\u00f6\u00dfe 1 ist ein Hauptziel von \u201eIndustrie 4.0\u201c. Zu solcher Produktion geh\u00f6rt auch, dass das gew\u00fcnschte Einbauteil zum richtigen Zeitpunkt am gew\u00fcnschten Ort ist, was eine funktionierende komplexe Logistik in der Produktion voraussetzt.<\/span><\/span><\/p>\n

                Der Bereich der Logistik umfasst aber nicht nur die Zulieferung zum Produktionsprozess, seine Organisation und die Ber\u00fccksichtigung von Kundenw\u00fcnschen. Dazu geh\u00f6rt auch die Belieferung des Endkunden und die schon erw\u00e4hnte vorausschauende Wartung bis zur Endnutzung. Mit der zunehmenden Bestellung von Waren \u00fcber Interneth\u00e4ndler verschwindet nicht nur verst\u00e4rkt der traditionelle Einzelhandel. Der Interneth\u00e4ndler ben\u00f6tigt eine ausgekl\u00fcgelte Lagerlogistik, um die gew\u00fcnschten Waren zusammenzustellen. Der Transport erfolgt bisher haupts\u00e4chlich \u00fcber die Stra\u00dfe, es ist aber zu erwarten, dass er in Zukunft auch \u00fcber automatisierte Systeme erfolgt.<\/span><\/span><\/p>\n

                Fassen wir die Ziele und Bestandteile des Konzepts von \u201eIndustrie 4.0\u201c zusammen:<\/span><\/span><\/p>\n